I langrenn gjorde Lundemo sin beste individuelle prestasjon i et internasjonalt mesterskap da han ble nr 4 på 15 km under VM i 1962 i Zakopane i Polen. Han ble norsk mester på 15 km året før. Lundemo deltok på de norske stafettlagene som ble nummer fire både i VM 1962 og OL 1964. Han ble nummer åtte på 15 km under OL 1964. Han vant det 60 km lange Engelbrektsloppet i Norberg i Sverige tre ganger; i 1970, 1972 og 1973 og han vant Marcialonga i Italia i 1974. I 1962 ble han tildelt Egebergs ærespris.