Toronto Maple Leafs varasi Niemelän kolmannella kierroksella 64. pelaajana . Elokuussa 2020 hän joutui sivuun nilkkavamman vuoksi. Alkukaudella 2020–2021 hän jäi Kärpissä varsin pieneen rooliin ja Niemelä haki pelituntumaa myös kuuden ottelun verran U20-joukkueesta. Hän sai loppusyksyllä vastuuta varsinkin Shaun Heshkan ja Libor Šulákin poissaolojen myötä. Alle 20-vuotiaiden MM-kilpailujen jälkeen, tammikuussa 2021 Niemelä sai ylävartalovamman karanteeniharjoittelussa, mikä piti hänet sivussa lähes kuukauden. Kuudennessa paluuottelussaan helmikuussa Niemelä joutui jälleen ylävartalovamman vuoksi sivuun, kun hän loukkaantui kaksinkamppailutilanteessa törmättyään TPS:n Juuso Pärssisen kanssa. Niemelä oli sivussa runkosarjan loppuun ja hän palasi kaukaloihin pudotuspelien ensimmäisellä kierroksella huhtikuussa. Niemelä pelasi SM-liigassa kauden aikana kaikkiaan 15 runkosarjaottelua tehden neljä syöttöpistettä ja neljä playoff-ottelua tehden kaksi syöttöpistettä. Maaliskuussa 2021 hän teki Kärppien kanssa vuoden mittaisen jatkosopimuksen.