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Étudiant en informatique, Frank van den Broek se révèle lors de la saison 2022 en remportant le Tour de Namur[1],[2]. Il intègre ensuite l'équipe continentale néerlandaise À Bloc CT en 2023. Sous ses nouvelles couleurs, il se distingue en gagnant la dernière étape et le classement général de la Ronde de l'Oise[3]. Il s'agit de ses premiers succès obtenus sur une course inscrite au calendrier de l'UCI.
Frank van den Broek participe à son premier grand tour en prenant le départ du Tour de France 2024. Il se révèle au grand public dès la 1re étape en faisant partie de l'échappée matinale et surtout en apportant une aide très précieuse à son leader, le Français Romain Bardet, afin de lui permettre de remporter l'étape et de porter le maillot jaune. Le jeune Néerlandais s'adjuge la deuxième place de l'étape et s’empare de la tête du classement par points et du classement du meilleur jeune[4].