5 декабря 1944 года Пятихатским РВК Днепропетровской области был призван в ряды Красной Армии.
С декабря 1944 года проходил службу в полковой минометной школе 96 сп 13 стрелковой бригады Южно-Уральского военного округа.
С сентября 1945 года курсант 46 учебного танкового полка 9 танковой бригады Харьковского военного округа проходил курс обучения на механика-водителя танка.
назначен на должность командира танкового взвода в 26 гв. тп 2 гв. тд ЛВО.
Приказом Командующего БТ и МВ СА № 01324 от 21.11.1951 г. присвоено звание ст. лейтенант, после чего И. М. Лимаренко вернулся в Ульяновск, где командовал взводом курсантов Орловского танкового училища. Здесь же в 1956 г. закончил 10 классов вечерней средней школы при Ульяновском Доме офицеров.
27 октября 1956 г. откомандирован для прохождения дальнейшей службы в ГСВГ сначала на должность помощника начальника штаба батальона 61 гвардейского танкового полка 10-й гвардейской танковой дивизии 4 гв. МА, а в июле 1957 г. — пом. нач. штаба 112 отдельного батальона истребителей танков.
9 апреля 1959 г. приказом командира 10 гв. тд назначен на должность командира танковой роты 62 тп. В сентябре того же года И. М. Лимаренко было присвоено воинское звание капитан (приказ Главкома ГСВГ № 0346 от 10.09.1959 г.), и уже с ноября он командует учебной ротой по подготовке командиров тяжелых танков и САУ, средних и плавающих танков 37 оутб 10 гв. тд 20 гв. А.
10 августа 1971 г. капитан И. М. Лимаренко вступил в должность начальника штаба только что сформированного 54-го отдельного танкового батальона, позднее вошедшего в состав 6-й омсбр.
В 1963 г. заочно окончил командный факультет Военной академии бронетанковых войск с дипломом по командно-штабной специальности. В ноябре того же года получил очередное воинское звание майор (приказ Главкома СВ № 01237 от 06.11.1963 г.) и 16 ноября по замене откомандирован в распоряжение командующего войсками Киевского военного округа, где проходил службу в должностях командира танкового батальона 224 тп 37 гв. тд 6 гв. ТА (20.11.1963 – 03.11.1964), командира учебно-танкового батальона 300 гв. утп 48 гв утд (03.11.1964 – 28.08.1966), командира батальона курсантов Харьковского гв. высшего танкового командного училища (28.08.1966 – 02.12.1968).
Приказом Главкома СВ № 01237 от 05.01.1968 г. присвоено очередное воинское звание подполковник, после чего проходил службу командиром танкового полка 4 гвардейской мотострелковой дивизии (02.12.1968 – 16.01.1970)
Заместитель командира 75 гв. тяжёлой танковой дивизии 6-й гвардейской танковой армии (16.01.1970 – 08.09.1971).
С 8 сентября 1971 г. по 14 декабря 1973 г. проходил службу в СГВ в должности заместителя командира 90 гв. тд. 26.02.1973 года присвоено очередное воинское звание полковник[2].
Приказом Главкома СВ № 0745 от 02.09.1974 г. назначен заместителем начальника Киевского высшего танкового инженерного училища им. И. И. Якубовского.
На высших должностях
Приказом МО СССР № 0824 от 03.08.1980 г. назначен Военным комендантом г. Киева.
Постановлением СМ СССР № 369 от 30.04.1982 г. присвоено воинское звание генерал-майор, в том же году приказом МО СССР № 01306 от 28.12.1982 г. назначен начальником Киевского высшего общевойскового командного училища им. М. В. Фрунзе.
Приказом МО СССР № 0712 от 05.08.1987 г. выведен в распоряжение Главкома СВ, а позднее[3] уволен в отставку по болезни и исключен из списков личного состава училища с 25.04.1988 г.
Указом президента Украины от 22.06.2000 г. присвоено воинское звание генерал-лейтенант[4].