Eva-Maria Westbroek studierte von 1988 bis 1995 am Koninklijk Conservatorium Den Haag, u. a. bei Iris Adami Corradetti und dem amerikanischen Tenor James McCray. Ihr Operndebüt gab sie 1994 beim Aldeburgh Festival als Mère Marie in Poulencs »Dialogues des Carmélites«. Als Gewinnerin eines internationalen Wettbewerbs in Rom sang sie die Rolle der Tosca bereits im Alter von 25 Jahren. Sie war ebenfalls Preisträgerin beim Angelica Catalani Wettbewerb und beim Santa Maria Ligure Wettbewerb.
Im Jahr 2001 erhielt Eva-Maria Westbroek einen Fünfjahresvertrag als Ensemblemitglied der Staatsoper Stuttgart. Ihre Rollen dort umfassten Carlotta (»Die Gezeichneten«), Tosca, Emilia Marty (»Die Sache Makropulos«), Desdemona (»Otello«), Donna Anna (»Don Giovanni«), Giulietta (»Les contes d’Hoffmann«), Marie (»Die verkaufte Braut«) und Die Herzogin von Parma (»Doktor Faust«). Zum Abschluss ihrer Arbeit in Stuttgart wurde ihr 2006 der Titel der Kammersängerin der Staatsoper Stuttgart verliehen. Im Jahr 2003 debütierte sie bei den Salzburger Festspielen als Agave in einer konzertanten Aufführung von Wellesz’ »Die Bakchantinnen« und 2004 als Madame Lidoine in Poulencs »Dialogues des Carmélites«. Ihr Debüt an der Nederlandse Opera Amsterdam gab sie als Katerina Izmailova in Schostakowitschs »Lady Macbeth von Mzensk«. Diese Aufführung wurde kommerziell aufgezeichnet und auf DVD veröffentlicht. Sie gewann für diese Aufnahme vom Dutch VSCD Classical Music den 1. Preis in der Kategorie »Bemerkenswerteste künstlerische Einzelleistung«. Sie wiederholte diese Rolle im Oktober 2006 bei ihrem Debüt am Royal Opera House in London. 2008 gewann sie den Grand Prix Antoine Livio der Presse Musicale Internationale.
In ihrer ersten Uraufführung sang Eva-Maria Westbroek im Februar 2011 an der Royal Opera in London die Rolle der Anna Nicole Smith in Mark-Anthony Turnages Oper »Anna Nicole«. Ihr Debüt an der Metropolitan Opera in New York gab sie in der Rolle der Sieglinde in der Premiere der Neuinszenierung von Wagners »Die Walküre« unter der Regie von Robert Lapage. Kommerzielle Aufnahmen von Eva-Maria Westbroek umfassen die Titelrolle in Martinůs Oper »Julietta« für VMS Music Treasures und drei Aufnahmen von Wagners »Die Walküre« als Sieglinde bei Aufführungen in Bayreuth, Frankfurt und Aix-en-Provence auf CD wie DVD. Außerdem wirkte sie an einer DVD-Produktion (Opus Arte) von Puccinis »La fanciulla del West« in ihrer Lieblingsrolle als Minnie mit. Weitere kürzlich erschienene DVDs umfassen »Anna Nicole«, Strauss’ »Elektra« bei den Salzburger Festspielen 2010 und die Rolle der Georgetta in »Il tabarro«, dem ersten Teil von Puccinis »Il trittico«. Eva-Maria Westbroek ist mit dem Tenor Frank van Aken verheiratet.