Willems vant en olympisk bronsemedalje i fekting under OL 1908. Han var med på det belgiske laget som kom på tredjeplass, bak Frankrike og Storbritannia, i lagkonkurransen i kårde. Fire år senere, under Sommer-OL 1912 i Stockholm ble han olympisk mester i fekting med det belgiske laget som vant lagkonkurransen i kårde.