La sua carriera inizia nel 1961 con i colori della società bassanese Us Angarano. Due anni più tardi indossa la maglia giallorossa del Veloce club Bassano. Fin da subito dimostra di avere la tenacia e la stoffa del campione; ottimo inseguitore e passista Chemello ottiene grandi risultati tra i dilettanti: Campione Mondiale Inseguimento a Squadre 1966 (con Castello-Pancino-Roncaglia) e 1968 (con Bosisio-Morbiato-Roncaglia) e Campione Italiano Inseguimento 1967.
Alle Olimpiadi di Città del Messico del 1968 è medaglia di bronzo nell'Inseguimento a Squadre (con Bosisio-Morbiato-Roncaglia) e 5° nell'Inseguimento Individuale. Ottiene anche due argenti iridati nell'Inseguimento a Squadre (nel 1965 e 1967). Nel 1967 è primatista Mondiale dei 4 km con 4'48"89.
Passato professionista (dal 1969 al 1975) ha ottenuto tre successi su strada (due tappe al Giro di Catalogna ed una frazione alla Parigi-Nizza 1970), ma ha parzialmente deluso quando è tornato alla pista (3° nel Campionato Italiano Mezzofondo 1972) dove comunque si è fatto apprezzare come buon seigiornista. Terminata la carriera agonistica per qualche anno è stato Direttore del Velodromo di Bassano del Grappa.