Precalienta el horno a 180 °C, calor arriba y abajo (160 °C con ventilador). Engrasa un molde tipo plum cake de unos 23 cm y fórralo con papel de horno, dejando que sobresalga por los laterales.
En un bol amplio, bate 175 g de mantequilla sin sal a temperatura ambiente con 175 g de azúcar hasta obtener una mezcla cremosa.
Añade 3 huevos de uno en uno, batiendo bien tras cada incorporación, y la ralladura de un limón grande.
Tamiza 175 g de harina de repostería junto con 5 g (1 cucharadita) de levadura química y agrégala a la mezcla. Bate con la batidora eléctrica durante 2–3 minutos, hasta que la masa quede suave y esponjosa.
Vierte la masa en el molde preparado y alisa la superficie con el dorso de una espátula.
Hornea durante 45–50 minutos, hasta que al insertar un palillo en el centro salga limpio y la superficie esté dorada.
Mientras se hornea, mezcla 100 g de azúcar con 70 ml de zumo de limón hasta que el azúcar se disuelva en su mayoría.
Cuando saques el bizcocho caliente, pincha la superficie con un palillo o un tenedor y vierte el almíbar de limón por encima, dejándolo absorber.
Deja enfriar el bizcocho en el molde sobre una rejilla. Una vez frío, desmóldalo ayudándote del papel, córtalo en porciones y sírvelo.