Mit dem Radsport begann Vermeersch im Cyclocross, wo er bis 2018 aktiv war. Er belegte bei den Europameisterschaften 2015 den vierten Platz und erreichte mehrere Top-10-Platzierungen im Weltcup bei den Junioren.
Von 2018 an konzentrierte er sich auf den Straßenradsport. Zur Saison 2019 wurde er Mitglied im Nachwuchsteam Lotto-Soudal U23 und wurde auf Anhieb Belgischer U23-Meister im Straßenrennen. Nachdem durch die COVID-19-Pandemie in der Saison 2020 wenig Rennen stattfinden konnte, wurde Vermeersch bereits im Juni 2020 in das UCI WorldTeam von Lotto Soudal übernommen.[1]
in der Saison 2023 erzielte Vermeersch zahlreiche Spitzenresultate, herausragendes Resultat war der zweite Gesamtrang bei der Renewi Tour. Zudem gewann er bei den Gravel-Weltmeisterschaften 2023 die Silbermedaille. 2024 stürzte er zu Saisonbeginn bei der Murcia-Rundfahrt und brach sich den Oberschenkel, so dass er mehrere Monate ausfiel.[5] Ab Juli fuhr er wieder internationale Rennen, konnte aber auf der Straße noch nicht an die Ergebnisse des Vorjahres anknüpfen. Bei den Gravel-Weltmeisterschaften wurde er jedoch erneut Vizeweltmeister.
