Il étudie à la Llotja de Barcelone où il est l'élève du peintre Ramon Martí i Alsina. Il commence alors deux formations, dans l'ingénierie et l'architecture, mais n'en achèvera aucune. Il part pour Rome avec son frère Josep Llimona, où il étudie avec Antoni Fabrés.

En 1890, il expose à la Salle Parés (Petritxol, 5), ce qui lui vaut une grande célébrité, et, peu de temps après, il fonde avec son frère le Cercle Artístique de Sant Lluc, dont il sera le premier président. Sa peinture est essentiellement d'inspiration religieuse, conformément à l'idée que l'art doit être au service de la religion; en sont un exemple: Lectura (1891; fonds MNAC) ou Tornant del tros (1896; fonds MNAC). De la même façon, il émane de ses oeuvres un souffle rénovateur, comme on le constate avec les peintures de la Cúpula de l'antic cambril de la Mare de Déu de Montserrat (Coupole de la niche de la Mare de Déu de Montserrat, 1896-1898, abbaye de Montserrat).

Il a publié des articles sur l'esthétique artistique dans La Veu de Catalunya et Catalunya Social.

Il a aussi fait quelques incursions dans le monde de l'affiche, mais toujours dans une ligne très académique.