Dans sa première année de lycée (Madison West High School), Heiden était une joueuse de tennis et de football. La même année, en 1975, elle a établi un record national du mile pour son âge et a couru dans les États pour le 800 et le mile.
Elle a participé à ses premiers Jeux olympiques en 1976, à l’âge de 17 ans. En 1979, elle a remporté les Championnats du monde de patinage de vitesse toutes distances, la deuxième Américaine à le faire. Kit Klein avait été la première, en remportant le premier championnat du monde officiel en 1936. Heiden a remporté une médaille de bronze dans le 3 000 m aux Jeux olympiques d’hiver de 1980 à Lake Placid, en patinant sur une blessure à la cheville qui la gênait depuis un certain temps.
Dans la course cycliste, qu’elle a adoptée comme entraînement croisé en dehors de la saison de patinage, Heiden a remporté le championnat national des États-Unis de course sur route et le championnat du monde sur route en 1980. Après les Jeux olympiques, alors qu’elle est étudiante à l’université du Vermont (UVM), elle est championne nationale NCAA de ski de fond en 1983 et All-American dans ce même sport, en tant que walk on lors de sa première année de sport. La même année, elle est devenue championne nationale américaine dans l’une des épreuves de distance en ski. Elle a été diplômée de l’université en 1983 et a été intronisée au UVM Athletic Hall of Fame en 1993. Elle a également été intronisée au panthéon du patinage de vitesse.
Elle a subi une fracture du poignet et une rupture de la rate lorsqu’elle est tombée au sol en 1980 après qu’une rambarde de porche du deuxième étage a cédé.
Elle vit désormais en Californie, où elle continue à faire du ski de fond avec sa famille. Lors des US Nationals 2010, Heiden s’est classée dans le top 10 de deux courses à l’âge de 50 ans. Elle a remporté la California Gold Rush, la Great Race, et a gagné toutes les courses auxquelles elle a participé lors des championnats du monde de ski de fond Master à McCall, dans l’Idaho. Elle s’est classée dans les cinq premiers aux NCAA Western Regionals en 2006 en tant que skieuse invitée, et a réalisé un top 20 et deux top 15 au US Supertour à West Yellowstone en 2009.
Le 16 novembre 2013, elle a été intronisée au US Bicycling Hall of Fame dans la catégorie « Modern Road & Track Competitor ».
À 58 ans, elle continue d’être une force dominante dans le milieu du ski de compétition, bien qu’elle apparaisse rarement dans les courses de grande envergure.
Sa fille, Joanne Reid, est une championne NCAA de ski de fond à l’université du Colorado-Boulder et fait partie de l’équipe américaine de biathlon aux JO 2018.