El 1920 va guanyar el campionat nacional dels 5.000 metres, cosa que el va classificar pels Jocs Olímpics d'Anvers d'aquell mateix any. Als Jocs va disputar quatre proves del programa d'atletisme. Va guanyar la medalla d'or en els 5.000 metres, una cursa en què superà al gran favorit per a la victòria final, el finlandès Paavo Nurmi. Nurmi va córrer a un ritme elevat en la primera meitat de la cursa com una estratègia per esgotar els suecs Eric Backman i Rudolf Falk. Només Guillemot va poder seguir el seu ritme, i en el darrer revolt el va superar per guanyar l'or. En els 10.000 metres va quedar rere Nurmi, guanyant d'aquesta manera la plata. En la competició de cros per equips fou cinquè, mentre en la prova individual de cros hagué d'abandonar.