Er gewann in seiner Karriere insgesamt sechs olympische Bronzemedaillen, davon fünf mit der finnischen Staffel 1980 in Lake Placid, 1984 in Sarajevo, 1992 in Albertville, 1994 in Lillehammer und 1998 in Nagano. Außerdem belegte er den dritten Platz im 15-km-Rennen 1984 in Sarajevo.
Auch bei Weltmeisterschaften war er erfolgreich. 1989 in Lahti wurde er Weltmeister über 15 Kilometer im klassischen Stil. Bronzemedaillen gewann er 1982 über 15 km und 1985 über 30 km. Mit der finnischen Staffel wurde er dreimal Vizeweltmeister (1989, 1995, 1997) und gewann zwei Bronzemedaillen (1982 und 1991). Im Jahr 1998 wurde er mit der Holmenkollen-Medaille geehrt (seine Ehefrau hatte diese 1989 erhalten).
Sein Karriereende war vom Dopingskandal in der finnischen Mannschaft bei den Weltmeisterschaften 2001 in Lahti überschattet. Die finnische Staffel, die zunächst den ersten Platz erreicht hatte, wurde wegen Dopings mit dem Blutplasma-Expander HES disqualifiziert. Auch Harri Kirvesniemi gehörte zu den des Dopings überführten Mitgliedern dieser Staffel und er wurde für zwei Jahre gesperrt.[1]
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