V zimních olympijských hrách v roce 2018 soutěžila Lim Hyo-jun v běhu na 1500 metrů.
a bude soutěžit jako součást korejského týmu v mužské střídačce 5000 m. V závodech individuálních 1500 m se Lim umístil na první místo v závodě, ve kterém byl japonský Kazuki Yoshinaga diskvalifikován po klopýtnutí; Maďarský Shaoang Liu, který se umístil na čtvrtém místě, se kvalifikoval s Limem do semifinále. V semifinále se Lim opět umístil na první místo spolu s korejským kolegou Hwangem Dae-heonem, který za ním skončil na druhém místě. V finále o zlatou medaili se kanadský Charles Hamelin srazil s Hwangem, když zbývaly tři kola do konce závodu, takže Lim byl poslední Korejec na poli. Přesto dokončil závod sedm setin sekund před Holanďanem Sjinkie Knegtem, držitelem světového rekordu, a získal zlatou medaili v této soutěži; potřetí v historii soutěže, kdy se jihokorejský závodník umístil na prvním místě. Lim také získal olympijský rekord pro tuto událost, zaznamenal čas 2:10.485 ve finále, porazil rekord Lee Jung-su 2:10.949 stanovený na zimních olympijských hrách 2010 ve Vancouveru.