Lim Si-hyeon ha iniziato a tirare con l'arco al terzo anno della scuola elementare. È una studentessa della Korea National Sports University.[3]
Nella sua prima partecipazione ai Campionati mondiali di tiro con l'arco 2023 a Berlino, è stata eliminata nei quarti di finale nell'individuale e negli ottavi come squadra, ma ha vinto la medaglia d'oro a squadre miste in coppia con Kim Woo-jin.[4] Poche settimane dopo ha vinto tre medaglie d'oro ai Giochi Asiatici di Hangzhou, divenendo la prima arciera sudcoreana a vincere tre medaglie d'oro ai Giochi Asiatici dal 1986.[5] Nell'individuale ha battuto in finale per 6-0 la connazionale An San, pochi giorni dopo aver vinto con quest'ultima la medaglia d'oro a squadre.[6].
Olimpiadi di Parigi
Alle Olimpiadi di Parigi del 2024 Lim Si-hyeon ha esordito il 25 luglio stabilendo il nuovo record mondiale sul ranking round a 72 frecce, con 694 punti sui 720 possibili, innalzando di 2 punti il precedente record che era detenuto dal 2019 da Kang Chae-young.[7]
Tre giorni dopo si è svolta la gara a squadre femminili, dove Lim Si-hyeon e le compagne Jeon Hun-young e Nam Su-hyeon sentivano fortemente la pressione di portare a casa il massimo risultato, come tutte le squadre coreane nelle precedenti Olimpiadi. Dopo aver battuto nell'ordine Taiwan e Paesi Bassi, non senza alcune incertezze, le coreane hanno affrontato in finale la Cina. La gara, molto tesa, ha visto la rimonta cinese e si è conclusa con la vittoria coreana grazie ai tiri da 10 di Lim e Jeon. La Corea si è aggiudicata così la decima medaglia d'oro olimpionica consecutiva nella gara a squadre femminili.[8][9]
Nella gara a squadre miste, a cui ha partecipato in coppia con Kim Woo-jin, si è aggiudicata la medaglia d'oro superando prima ai quarti la squadra italiana, poi in semifinale l'India e vincendo infine contro la squadra tedesca formata da Florian Unruh e Michelle Kroppen.[10]