Mathis Avondts a été formé au sein d'un club de Hoboken. Dans les catégories de jeunes, il se consacre d'abord au cyclo-cross, où il réalise de bonnes performances. Il obtient aussi un podium sur une manche de la Coupe des Nations Juniors en 2021. Grâce à ses résultats, il intègre la réserve continentale de l'équipe Alpecin-Deceuninck en 2022. Il redescend ensuite au niveau amateur en 2023, après la non-reconduction de son contrat[1],[2]. Lors de cette saison, il s'impose à quatre reprises sur route. Il finit par ailleurs deuxième de la première étape du Flanders Tomorrow Tour[3]. Des douleurs dorsales l'incitent en revanche à abandonner le cyclo-cross[1],[2].
En 2024, il retrouve le niveau continental en rejoignant l'équipe Parkhotel Valkenburg, qui possède une licence néerlandaise. Décrit comme un sprinteur, il se fait remarquer chez les professionnels en terminant quatrième d'une étape du Tour de Grèce[2]. L'année suivante, il s'impose sur l'interclub Bruxelles-Opwijk, à l'issue d'un emballage massif[4]. Il termine également deuxième de la Rutland-Melton Cicle Classic, qui comprend des secteurs non-goudronnés[5], neuvième du Circuit du Pays de Waes ou encore dixième du Circuit de Campine.
Le 7 mars 2026, il remporte le Ster van Zwolle, au terme d'un sprint[6]. Il s'agit de sa première victoire acquise sur une épreuve inscrite au calendrier de l'UCI Europe Tour.
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