Specializzato nel ciclocross, come il padre Adrie e il fratello David, Mathieu van der Poel inizia a gareggiare nel 2009, classificandosi subito secondo nella categoria debuttanti ai campionati nazionali olandesi di Heerlen. Dopo un'ottima stagione 2010-2011 nella categoria cadetti, l'inverno successivo passa agli Juniors, laureandosi campione mondiale, europeo e olandese di categoria e non riuscendo a raggiungere il primo posto in una sola occasione, a Ruddervoorde. La stagione 2012-2013 vede quindi Van der Poel affermarsi in ognuna delle trenta gare di ciclocross a cui prende parte, riuscendo a difendere con successo i titoli mondiale, europeo e olandese nella categoria Juniors.