Walaupun kurang pendidikan formal, ilmu zoologi yang dipelajari Lim di Pulau Carey memberi peluang untuk mengambil jawatan pembantu makmal sementara di Institut Penyelidikan Perubatan (IMR) di Bandar Kuala Lumpur. [12][13] [14][15] Tugasan pertamanya ialah mengkaji scrub typhus, dibawa dari hama ke tikus. [16] Kajian lanjut juga tertumpu kepada mamalia kecil dan parasit, dan melibatkan perjalanan ke seluruh Asia Tenggara di bawah naungan Muzium Bishop . [17][18] Pada masa ini, beliau turut membantu menubuhkan Zoo Negara Malaysia dan membantu menubuhkan semula Persatuan Pencinta Alam Malaysia selepas terhenti akibat Perang Dunia II. [19] Selepas berehat selama tiga tahun untuk mendapatkan ijazah sarjana, Lim kembali ke IMR sebagai ahli zoologi pada tahun 1972, mengetuai Bahagian Ekologi Perubatan IMR. [20] [21]

Pada tahun 1977, Lim menjadi ketua Unit Penyelidikan Kawalan Biologi Vektor Pertubuhan Kesihatan Sedunia di Bandar Jakarta, Indonesia. [22][23] Kerjanya di sana termasuk penyelidikan tentang wabak, kawalan malaria, dan kawalan tikus. [24] Beliau bekerja di WHO (Organisasi Kesihatan Dunia) sehingga bersara pada tahun 1987. [25]

Selepas persaraannya, Lim juga menjadi perunding kehormat zoologi untuk Jabatan Perlindungan Hidupan Liar dan Taman Negara Semenanjung Malaysia, membantu menubuhkan makmal penyelidikan untuk haiwan kecil. [26][27] Sepanjang kerjayanya, beliau adalah seorang pengarang di lebih 300 kertas saintifik dan menulis pelbagai buku, termasuk Ular Beracun Semenanjung Malaysia (1979), Kisah Haiwan Orang Asli (1981), dan Penyu Borneo (1999). [28][29]