В 1948 г. в составе сборной Швеции он стал олимпийским чемпионом на Играх в Лондоне. Лидхольм был капитаном сборной Швеции, которая вышла в финал чемпионата мира 1958 г. и заняла второе место, проиграв бразильцам 2:5.
Долгое время Лидхольм выступал за итальянский «Милан», составив со своими партнерами Гуннаром Греном и Гуннаром Нордалем вошедшее в историю футбола знаменитое шведское трио «Гре-Но-Ли».
В составе «Милана» Лидхольм стал шестикратным чемпионом Италии — четыре раза как игрок и дважды в качестве главного тренера клуба. Трижды под его руководством «Милан» становился обладателем Кубка Италии.