Heikki Liimatainen deltok under OL 1920 i Antwerpen og 1924 i Paris, begge ganger i terrengløp. I 1920 kom han på tredjeplass og fikk dermed både individuell bronsemedalje og gull i lagkonkurransen, sammen med Paavo Nurmi og Teodor Koskenniemi. Han kom på sjuendeplass på meter. I 1924 kom han på 12.-plass i terrengløp individuelt, og gikk igjen til topps i lagkonkurransen, denne gangen med Paavo Nurmi og Ville Ritola på laget.