Francilien d'origine, Adrien Guillonnet pratique le football à l’école primaire, puis l'athlétisme au collège. Il commence finalement le cyclisme à l'AS Marcoussis en deuxième année cadets[1].
En 2012, il rejoint le Vélo Club de Toucy pour ses débuts espoirs (moins de 23 ans). Il ne délaisse pas pour autant ses études et commence des études d'ingénieur à l'INSA de Lyon[1]. Bon grimpeur, il se révèle véritablement au niveau amateur lors de la saison 2014 en obtenant une victoire en première catégorie et diverses accessits, comme une sixième place au championnat de France sur route espoirs. Il décide ensuite de rejoindre le SCO Dijon en 2016[2]. Durant trois saisons, il s'illustre en étant l'un des meilleurs amateurs français. Il se distingue également au niveau UCI en terminant quatrième et meilleur grimpeur du Tour Alsace[3].
Il parvient finalement à passer professionnel en 2020 au sein de l'équipe continentale française Saint Michel-Auber 93[10]. Victime d'une chute sur la première étape de l'Etoile de Bessèges, il se fracture le pisiforme, un os du poignet, et doit abandonner l'épreuve gardoise[11]. Cette blessure et la pandémie de Covid-19 qui sévit en France ne lui permettent pas de participer à la moindre course supplémentaire au premier semestre. Il reprend la compétition en août lors de la Route d'Occitanie, où il termine vingt-deuxième du classement général final. Le même mois, il porte pendant une journée le maillot de meilleur grimpeur sur le Tour du Limousin-Nouvelle-Aquitaine.
En début d'année 2021, il est contaminé par le virus de la Covid-19. Affaibli, il reste de longues semaines sans courir[12]. Le reste de sa saison est aussi perturbé par des chutes et de la malchance[13]. Sur le Tour du Limousin-Nouvelle-Aquitaine, il parvient à se montrer en portant momentanément le maillot de leader des points chauds. Ses résultats restent cependant décevants, et il ne parvient pas à élever son niveau durant l'été et l'automne[14]. À l'issue de cette saison, les dirigeants de Saint Michel-Auber 93 ne renouvellent pas son contrat. Adrien Guillonnet décide alors de redescendre chez les amateurs au VC Corbas[15],[16].