Hans første topp ti-plassering var en niendeplass på 15 km klassisk i Lahtis i 2008, men det var samme distanse i verdensmesterskapet året etter som ble hans store gjennombrudd. Før dette rennet var hans beste verdenscupresultat en sjetteplass på 15 km klassisk i Davos, dersom man ikke regner med fjerdeplassen på den siste etappen i Tour de Ski 2008/09. Heikkinen overrasket og tok bronsemedalje, 16,4 sekunder bak gullvinner Andrus Veerpalu og 10,1 sekunder bak sølvvinner Lukáš Bauer.