Op de Olympische Winterspelen van 2018 deed Lim Hyo-jun mee aan de 1500 meter.
Hij zal deelnemen aan het Koreaanse team voor de mannen 5000 m relay. In de heats van het individuele 1500 m-evenement behaalde Lim de eerste plaats in een race waarbij de Japanse Kazuki Yoshinaga gediskwalificeerd werd na een struikelblok; de Hongaarse Shaoang Liu, die vierde werd, kwalificeerde zich met Lim voor de halve finale. In de halve finale behaalde Lim opnieuw de eerste plaats samen met Koreaanse Hwang Dae-heon, die de tweede plaats achter hem behaalde. In de finale van de gouden medaille botste de Canadees Charles Hamelin met Hwang met nog drie ronden te gaan, waardoor Lim de laatste Koreaan op het veld bleef. Toch eindigde hij de race zeven honderdsten van een seconde voor op de Nederlandse Sjinkie Knegt, de wereldrecordhouder, om de gouden medaille in het evenement te behalen; de derde keer in de geschiedenis van het evenement dat een Zuid-Koreaan als eerste was geplaatst. Lim behaalde ook het Olympische record voor het evenement, met een tijd van 2:10.485 in de finale, Lee Jung-su's record van 2:10.949 op de Olympische Winterspelen van 2010 in Vancouver.