Heikki Liimatainen nahm bei den Olympischen Spielen 1920 in Antwerpen und 1924 in Paris jeweils am Geländelauf teil. 1920 belegte er Platz 3 und gewann damit die Bronzemedaille in der Einzelwertung sowie Gold in der Mannschaftswertung zusammen mit Paavo Nurmi und Teodor Koskenniemi. 1924 belegte er Platz 12 in der Einzelwertung und gewann Gold in der Mannschaftswertung zusammen mit Paavo Nurmi und Ville Ritola.