Issu d'une famille d'artistes, il est l'un des sculpteurs les plus représentatifs du Modernisme. Avec son frère, le peintre Joan Llimona, il fréquente très jeune l'atelier du peintre Frederic Trias et entre tôt à la Llotja, où il reçoit des cours de peinture avec ce dernier et de sculpture avec Rossend Nobas. En 1880, il remporte une bourse pour étudier à Rome, où il part avec son frère et exécute ses premières sculptures, de nature réaliste, qui lui vaudront une médaille à l'Exposition Universelle de 1888 de Barcelone, lui permettant de collaborer à certains des bâtiments érigés à l'occasion de l'événement, et notamment aux reliefs de l'Arc de Triomphe.

En 1893, il est l'un des fondateurs du Cercle Artistique de Sant Lluc, événement qui marquera un infléchissement de sa conception artistique vers l'idéalisme. Il réalise alors des oeuvres de nature religieuse.

L'oeuvre la plus célèbre du sculpteur, Desconsol (Désolation, 1907; fonds MNAC, et réplique agrandie, 1917, au Parc de la Ciutadella) montre une nette influence d'Auguste Rodin et présente les traits élémentaires du Modernisme: nu féminin livré à l'abandon, mais serein. Ses oeuvres les plus remarquées datent de l'époque où le tout récent Noucentisme a pris un certain poids, mais les postulats modernistes n'y sont pas reniés pour autant, comme on le voit par exemple avec Joventut (Jeunesse, 1913; fonds MNAC).