Procede de una familia de artistas y es uno de los escultores más representativos del Modernismo. Junto con su hermano, el pintor Joan Llimona, frecuentó desde muy joven el taller del pintor Frederic Trias y muy pronto ingresó en la Llotja, donde recibió clases de pintura con el propio pintor y de escultura con Rossend Nobas. En 1880 obtuvo una beca para estudiar en Roma, ciudad a la que se trasladó con su hermano y en la que realizó las primeras obras escultóricas, de carácter más realista, con las que obtuvo una medalla en la Exposición de 1888 de Barcelona, lo que le permitió colaborar en algunos de los edificios para el certamen, como, por ejemplo, los relieves del Arco de Triunfo.

En 1893 fue uno de los fundadores del Círculo Artístico de Sant Lluc, lo que supuso un cambio de rumbo en su concepción artística hacia el idealismo, y lo llevó a realizar obras de temática religiosa.

La obra más conocida del escultor, Desconsol (Desconsuelo, 1907 y réplica ampliada, de 1917, en el Parque de la Ciutadella), muestra una clara influencia de Auguste Rodin y representa las características básicas del Modernismo: desnudo femenino librado al abandono, pero sereno. Elaboró sus obras más destacadas cuando la nueva corriente novecentista ya había adquirido peso, aunque manteniéndose siempre en los postulados modernistas, como, por ejemplo, en Joventut (Juventud, 1913; fondo MNAC).