Après avoir débuté dans de modestes clubs belges, Guillaume Gillet se révèle au grand jour à la Gantoise, puis à Anderlecht. International belge à de nombreuses reprises, le joueur prend ensuite la direction de la France, où il réalise des prestations de haut vol à Bastia puis à Nantes. En 2017, le milieu de terrain part pour l’Olympiakos, où il dispute notamment de nombreux matches de Ligue des Champions, avant de rejoindre le RC Lens à l’été 2018.