Vermeulen sloot zich op zesjarige leeftijd aan bij de jeugd van Club Brugge. Hij doorliep alle jeugdreeksen en werd in 2006 voor het eerst opgenomen in de A-kern van blauw-zwart. Het was toenmalig trainer Čedomir Janevski die hem in 2007 zijn debuut op het hoogste niveau gunde. Vermeulen viel toen in voor rechtsachter Brian Priske.
Vermeulen speelt op de rechterflank en kan zowel op het middenveld als in de verdediging uit de voeten. Hij kwam bij Club Brugge nooit vaak aan spelen toe, mede door enkele blessures. Zo brak hij drie jaar op rij zijn arm tijdens de voorbereiding op het nieuwe voetbalseizoen.[1]
In juni 2011 verhuisde Vermeulen naar promovendus Oud-Heverlee Leuven. Hij werd er verenigd met ex-ploegmaat Kevin Roelandts. Na een uitleenbeurt aan Antwerp FC maakte Vermeulen in augustus 2013 de stap naar Waasland-Beveren. Ook bij de Waaslanders moest Vermeulen veel wedstrijden missen vanwege blessurelast.[2] In 2015 zakte hij af naar tweedeklasser KMSK Deinze, waarna hij een tijdje zonder club zat. In november 2016 vond hij onderdak bij KFC Izegem in Tweede klasse amateurs.