Để có cơ hội chọn Puempel, Ottawa đã trao đổi một cặp lượt chọn vòng hai (35 và 48 tổng cộng) cho Detroit để có được vị trí thứ 24 trong dự thảo.
. Puempel đã ký một hợp đồng cấp nhập cảnh với các thượng nghị sĩ vào ngày 29 tháng 12 năm 2011. Anh đã ra mắt chuyên nghiệp với các Thượng nghị sĩ Binghamton vào cuối mùa giải 2011-12. Trong mùa giải chuyên nghiệp đầy đủ đầu tiên của mình vào năm 2013-14, Puempel ghi được 30 bàn thắng, gắn kết Mike Hoffman cho đội Binghamton ghi bàn dẫn đầu.