En 2010, il court pour le Saint-Juéry Olympique, avant d'entrer en 2011 à l'Occitane CF[1].
En 2012, il termine 3e du Grand Prix de Cazes-Mondenard.
L'année suivante, il remporte le contre-la-montre individuel de la 2e étape du Week-end béarnais, la 1re étape du Tour du bassin d'Arcachon, le Grand Prix de la Seyne-sur-Mer, le Trophée des châteaux aux Milandes et termine 2e du Tour du bassin d'Arcachon, 2e du Grand Prix de la Tomate, 3e du Prix de la Ville du Mont Pujols et 3e du Grand Prix de Gamaches[1].
Le 15 septembre 2015, il est annoncé que Lilian Calmejane et ses coéquipiers Romain Cardis, Jérémy Cornu et Fabien Grellier, deviennent professionnels dans l'équipe Direct Énergie, anciennement nommée Europcar[4]. Il débute sous ses nouvelles couleurs sur le Grand Prix d'ouverture La Marseillaise (18e, au service de Ryan Anderson, cinquième) avant de participer à La Méditerranéenne, course par étapes qu'il termine 8e au classement général et dont il remporte le classement des jeunes. Sur le Tour du Haut-Var, il arrive avec le groupe de tête lors de la deuxième étape où il épaule Angelo Tulik (6e) et prend, lui, la 15e position, la 18e au classement général et la deuxième au classement des jeunes, derrière Petr Vakoc. Il se met de nouveau en évidence sur le Tour La Provence, troisième de la première étape et du classement général, il prend une nouvelle fois la deuxième place au classement des jeunes, Petr Vakoc le devançant. De nombreuses fois à l'attaque sur la Drôme Classic, il la termine à la 10e place. Ces bonnes performances lui valent d'être retenu pour disputer Paris-Nice, sa première compétition World Tour, conclue à la 24e position.
Sélectionné sur le Critérium International, il se montre à nouveau, s'échappant sur la première étape en compagnie de Jérémy Leveau et Pierre Latour. Il y décroche une place d'honneur au classement général, terminant quinzième. Après une 8e place sur le Tour du Finistère, il s'octroie une nouvelle quinzième place sur une course par étapes, le Tour de Yorkshire. Après un programme français, Tour de Picardie (20e du général), Grand Prix de la Somme, Grand Prix de Plumelec-Morbihan, Boucles de l'Aulne (14e), Critérium du Dauphiné, Route du Sud, il dispute son premier championnat de France professionnel sur route avant de s'aligner sur une nouvelle course par étapes, le Tour de Wallonie, où il accroche la 14e place au général et une nouvelle deuxième place au classement jeune. Un nouveau top 15 l'attend sur le Tour de l'Ain où, après une belle troisième étape (7e), il se classe 13e du général. Ses remarquables performances convainquent Jean-René Bernaudeau de le tester sur un premier grand Tour, la Vuelta[5]. Il y décroche sa première victoire chez les professionnels, remportant en solitaire la quatrième étape après s'être extirpé du groupe de tête à neuf kilomètres de l'arrivée[6]. Il termine soixante-dixième au classement général. Il figure dans la sélection française constituée pour le premier championnat d'Europe sur route professionnel disputé à Plumelec[7]. Au mois d'octobre il prolonge le contrat qui le lie à l'équipe continentale professionnelleDirect Énergie jusqu'en 2018[8].
Il abandonne après une chute sur la troisième étape du Tour de La Provence 2021. Il est notamment atteint d'une commotion cérébrale[14]. De retour à la compétition en mars, il subit une fracture au cinquième métatarsien droit après un accident domestique, ce qui occasionne une indisponibilité de trois semaines[15].
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