Lundemo, der für den IL Varden startete, belegte als Skilangläufer bei den Olympischen Winterspielen 1960 in Squaw Valley den 16. Platz über 30 km. Bei den nordischen Skiweltmeisterschaften 1962 in Zakopane wurde er über 15 km und mit der Staffel jeweils Vierter. Im März 1962 errang er bei den Lahti Ski Games den dritten Platz über 50 km. Bei den Olympischen Winterspielen 1964 in Innsbruck kam er auf den achten Platz über 15 km und auf den vierten Rang mit der Staffel. Im folgenden Jahr belegte er bei den Svenska Skidspelen den dritten Platz über 30 km und im Jahr 1966 den ersten Platz mit der Staffel. Im Jahr 1974 gewann er den Marcialonga. Bei norwegischen Meisterschaften errang er jeweils dreimal den zweiten und dritten Platz. Im Jahr 1961 wurde er norwegischer Meister über 15 km.