En su primer año de instituto (Madison West High School) Heiden era jugadora de tenis y fútbol. Ese mismo año, 1975, batió el récord nacional de la milla para su edad y corrió en los estados tanto en los 800 como en la milla.
Asistió a sus primeros Juegos Olímpicos en 1976, con 17 años. En 1979, ganó el Campeonato Mundial de Patinaje de Velocidad Allround, la segunda mujer estadounidense en hacerlo. Kit Klein había sido la primera, al ganar el primer campeonato mundial oficial en 1936. Heiden ganó una medalla de bronce en los 3.000 m en los Juegos Olímpicos de Invierno de 1980 en Lake Placid, patinando sobre una lesión de tobillo que le había molestado durante algún tiempo.
En las carreras de ciclismo, a las que se dedicó como entrenamiento cruzado fuera de la temporada de patinaje, Heiden ganó tanto el Campeonato Nacional de Estados Unidos de Carreras en Carretera como el Campeonato Mundial de Carretera en 1980. Después de los Juegos Olímpicos, mientras estudiaba en la Universidad de Vermont (UVM), se proclamó campeona nacional de la NCAA en esquí de fondo en 1983 y fue All-American en el mismo deporte, como alumna a pie en su primer año de carrera. Ese mismo año se proclamó campeona nacional de Estados Unidos en una de las pruebas de distancia de esquí. Se graduó en la universidad en 1983 y fue incluida en el Salón de la Fama Atlética de la UVM en 1993. También ha sido incluida en el Salón de la Fama del Patinaje de Velocidad.
Sufrió una fractura de muñeca y una rotura de bazo al caer al suelo en 1980 después de que la barandilla de un segundo piso cediera.
Ahora vive en California, donde sigue practicando el esquí de fondo con su familia. En los Nacionales de Estados Unidos de 2010, Heiden se situó entre los 10 primeros en dos carreras a la edad de 50 años. Ha ganado la California Gold Rush, la Great Race y todas las carreras en las que ha competido en los Campeonatos del Mundo de Esquí de Fondo en McCall, Idaho. Se situó entre los cinco primeros en los Regionales del Oeste de la NCAA en 2006 como esquiadora invitada, y logró un top 20 y dos top 15 en el Supertour de Estados Unidos en West Yellowstone en 2009.
El 16 de noviembre de 2013, fue incluida en el Salón de la Fama del Ciclismo de Estados Unidos en la categoría de «Competidora moderna de carretera & de pista».
A la edad de 58 años, sigue siendo una fuerza dominante en la comunidad de las carreras de esquí, aunque rara vez aparece en las carreras a gran escala.
Su hija, Joanne Reid, es una esquiadora de fondo campeona de la NCAA en la Universidad de Colorado-Boulder y es miembro del equipo de biatlón de Estados Unidos en los Juegos Olímpicos de 2018.