Sa carrière chez les juniors est notamment marquée par deux médailles d'or obtenues en relais en 2007 à Martell-Val Martello et en 2009 à Canmore. Il obtient en plus de ces titres une médaille de bronze en poursuite en 2007, une médaille de bronze en relais en 2008 et une médaille d'argent en poursuite en 2009. Dans ses jeunes années, il est considéré par l'entraîneur de l'équipe nationale comme le plus grand talent du biathlon allemand. Il commence sa carrière en Coupe du monde en fin de saison 2008-2009, marquant des points dès sa première course et montant sur son premier podium en relais à Whistler. Il obtient son premier podium individuel en 2010 à Oslo en réussissant un sans-faute pour terminer deuxième d'une poursuite remportée par le Français Martin Fourcade. Cette saison voit aussi sa première participation aux Jeux olympiques à Vancouver, où Schempp dispute seulement le relais (qui se classe cinquième) et son premier titre de champion du monde sénior, remporté sur le relais mixte clôturant la saison à Khanty-Mansiïsk avec Simone Hauswald, Magdalena Neuner et Arnd Peiffer.