Tijmen Graat pratique le vélo en compétition depuis 2019 après avoir débuté par le football, sport qu'il a du interrompre en raison d'une blessure à la cheville[1]. En 2021, il termine 14e des Trois Jours d'Axel. Il rejoint l'année suivante pour trois ans la formation Jumbo-Visma Development, équipe de réserve de la Jumbo-Visma. Il se distingue sur le circuit UCI en prennant la 13e place du Tour de Haute-Autriche et la 15e sur le Tour Alsace. En 2023, il remporte le classement général de l'Istrian Spring Trophy en Croatie grâce à un succès en solitaire au sommet du village de Motovun lors de la deuxième étape[2]. Le mois suivant, il s'impose en catégorie espoir sur le Gran Premio Palio del Recioto en Italie.
Jumbo-Visma annonce en mai 2023 l'intégration de Graat dans son équipe première en 2025 avec un contrat portant sur trois saisons[3].
