Willemsen begon met voetballen bij SV Harfsen. Waarna hij de overstap maakte naar de jeugdopleiding van FC Twente. In 2014 maakte hij de overstap naar de jeugdopleiding van de De Graafschap.[1]
In 2022 werd Willemsen toegevoegd aan de selectie van het eerste elftal voor het seizoen 2022-23.[2][3] Willemsen maakte op 6 maart 2023 zijn debuut in de Eerste divisie. In de met 2-0 gewonnen thuiswedstrijd tegen Helmond Sport viel hij in de 90e minuut in voor Mees Kaandorp.[4][5]