Pierwszy sukces w karierze Amélie Despeaux osiągnęła w 2006 roku, kiedy zdobyła brązowy medal w konkurencji crusier podczas mistrzostw świata w Victorii. W zawodach tych wyprzedziły ją jedynie Sarah Walker z Nowej Zelandii oraz Czeszka Aneta Hladíková. Na rozgrywanych rok później mistrzostwach w Taiyuan Francuzka była druga za swą rodaczką Magalie Pottier. Ponadto zajęła czwarte miejsce w wyścigu elite na mistrzostwach świata w Pietermaritzburgu w 2010 roku, w walce o podium lepsza okazała się Amerykanka Alise Post. Nie brała udziału w igrzyskach olimpijskich.