Stijn Desmet commence le short-track en 2008[1].
Sa grande sœur est Hanne Desmet. Il est entraîné par Pieter Gysel, aux côtés de sa sœur, aux Pays-Bas. Il est porteur d'un trouble du déficit de l'attention[1].
Aux Jeux olympiques de la jeunesse d'hiver de 2016, il est quatrième au 500 mètres, septième au 1000 mètres et remporte l'équipe de relais mixte[2].
En août 2021, il tombe avec Bram Steenaart à l'entraînement et se blesse l'os du tibia. Au cours de la saison de Coupe du monde de patinage de vitesse sur piste courte 2021-2022, il arrive cinquième au 500 mètres sur une manche et septième au 1000 mètres le même jour, ce qui le met en neuvième position du classement général[1].
Il participe aux épreuves de patinage de vitesse sur piste courte aux Jeux olympiques de 2022 sur le 1000 mètres. En janvier de la même année, il souffre d'une infection bactérienne du pied qui lui fait rater plusieurs entraînements[1].
En mars 2022, il prend le bronze du 1500 mètres aux championnats du monde[3].
Aux Championnats d'Europe de patinage de vitesse sur piste courte 2024 à Gdańsk, il est médaillé d'argent avec le relais masculin et médaillé de bronze sur le 500, 1000 mètres et avec le relais mixte[4].
L'année suivante, il prend la médaille d'argent du 1500 mètres à égalité avec le Néerlandais Sven Roes, derrière Jens van 't Wout[3]. Il finit sixième du 1000 mètres[5]. Aux championnats du monde, il finit deuxième du 1500 mètres derrière William Dandjinou et quatrième du 500 mètres et du 1000 mètres[6]. Il reçoit pour la saison 2025-2026 une bourse de la solidarité olympique[7].
Il participe aux épreuves de patinage de vitesse sur piste courte aux Jeux olympiques de 2026 sur le relais mixte. Il y finit troisième avec Hanne Desmet, Ward Pétré et Tineke den Dulk.
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