Killian Théot est formé au club Vallée d'Avre Cycliste, basé à Nonancourt. Avec cette structure, il se distingue dans les catégories de jeunes en enchaînant les victoires dans les épreuves départementales et régionales. Il est notamment champion de Normandie minimes en 2013[1],[2]. L'année suivante, il s'impose à vingt-quatre reprises[3]. Son petit frère Hugo pratique également ce sport en compétition[4].
Chez les juniors, il remporte deux épreuves au niveau fédéral en 2017. Il est aussi sélectionné en équipe de France pour participer à Gand-Wevelgem juniors et au Tour du Pays de Vaud. Après ses performances, il intègre le CM Aubervilliers. Ses débuts espoirs sont cependant perturbées par des allergies. Il parvient tout de même à remporter le Grand Prix du Luart en 2018, ou encore La Gainsbarre en 2019[5].
En 2020, il change de destination en intégrant le CC Nogent-sur-Oise[6]. Plutôt rapide au sprint, il obtient de nouveaux résultats parmi les élites. Il réalise surtout une belle saison 2022 en obtenant huit victoires et de nombreuses places d'honneur. Sur le circuit de l'UCI, il finit troisième de la dernière étape de la Ronde de l'Oise, ou encore quatrième de deux étapes du Tour de Normandie. Au mois d'août, il devient stagiaire au sein de l'équipe continentale Saint Michel-Mavic-Auber 93. Il n'est toutefois pas retenu pour passer professionnel.
En 2023, il décide de rejoindre le VC Rouen 76[7]. Toujours actif chez les amateurs, il décroche quatre victoires et de nouveaux accessits. Il se classe également troisième de la dernière étape du Tour d'Eure-et-Loir et sixième du Tour des 100 Communes, dans le calendrier de l'UCI. Ses résultats restent néanmoins insuffisants pour passer professionnel. Killian Théot prolonge alors une saison supplémentaire avec le VC Rouen en 2024. Entraîné par Clément Carisey[8], il réalise sa meilleure année chez les élites avec neuf victoires et une multitude de podiums. Il est notamment vainqueur de deux étapes du Tour de la Manche, deuxième du Tour Nivernais Morvan et du Tour des Deux-Sèvres, ou encore quatrième du Grand Prix de Plouay. Grâce à ses performances, il parvient enfin à signer un premier contrat professionnel avec l'équipe Van Rysel-Roubaix[9].