Va estudiar a la Llotja de Barcelona i va ser alumne del pintor Ramon Martí i Alsina. Alhora va començar la carrera d'enginyeria i d'arquitectura, però no va acabar cap dels dos estudis. Va marxar a Roma, junt amb el seu germà Josep Llimona, on va estudiar amb Antoni Fabrés.

El 1890 va fer una exposició a la Sala Parés (Petritxol, 5) que li va donar molt de reconeixement i poc després fundà junt amb el seu germà el Cercle Artístic de Sant Lluc, del qual va ser el primer president. La seva pintura, doncs, fou principalment de temàtica religiosa, d'acord amb la idea que l'art ha d'estar al servei de la religió, com, per exemple, Lectura (1891; fons MNAC) o Tornant del tros (1896; fons MNAC). Tanmateix, les obres d'aquest artista van gaudir d'un aire renovador, com es pot veure a les pintures de la cúpula de l'antic cambril de la Mare de Déu de Montserrat (1896-1898; abadia de Montserrat).

Va publicar articles sobre estètica artística a La Veu de Catalunya i Catalunya Social. També va fer incursions en el món del cartell, però sempre dins una línia força acadèmica.