Rousey bắt đầu học Judo với mẹ cô năm cô lên 11 tuổi. Cô tập luyện với mẹ cho tới năm 13 tuổi sau khi không may làm trật cổ tay của bà.[26] Năm 17 tuổi Rousey giành vé dự Thế vận hội 2004 ở Athens và trở thành judoka trẻ nhất tại giải đấu. Cũng trong năm 2004 Rousey giành được huy chương vàng tại Giải vô địch judo trẻ thế giới ở Budapest, Hungary.

Vào tháng 2 năm 2007, Rousey chuyển lên thi đấu hạng 70 kg, hạng cân mà cô nằm trong top ba nữ thế giới. Cô giành huy chương bạc hạng trung ở Giải vô địch judo thế giới 2007 và huy chương vàng tại Đại hội Thể thao Liên châu Mỹ 2007.[27]

Vào tháng 8 năm 2008, Rousey tranh tài tại Thế vận hội 2008 ở Bắc Kinh, Trung Quốc. Cô để thua ở tứ kết trước cựu vô địch thế giới người Hà Lan Edith Bosch nhưng vẫn giành huy chương đồng thông qua đấu vớt. Rousey đánh bại Annett Boehm nhờ điểm Yuko và giành huy chương đồng (mỗi hạng cân judo có hai huy chương đồng được trao). Với chiến thắng này, Rousey trở thành người Mỹ đầu tiên giành huy chương judo Olympic kể từ khi môn thể thao này được đưa vào thi đấu chính thức năm 1992.[28][29]