Nach dem Abschluss als Diplom-Kaufmann an der Ludwig-Maximilians-Universität München studierte Jo Heim an der Hochschule für Fernsehen und Film München (HFF). 1986 debütierte er als Bildgestalter für einen abendfüllenden Spielfilm. Seither dreht Heim Musikvideos, Werbefilme sowie Kino- und Fernsehfilme, darunter »Der Vorname«, »Willkommen bei den Hartmanns«, »Männerherzen«, »7 Zwerge – Männer allein im Wald«, »Brandmal« und »Nacht über Berlin«. Neben seiner Kameraarbeit doziert Heim an Filmhochschulen in Deutschland und Europa.

Heim erhielt 2021 die Honorarprofessur an der HFF München, den Ehrenpreis des Deutschen Kamerapreises 2017, den Bayerischen Filmpreis 2015 für »Unfriend« und »Ein letzter Tango« sowie den Grimme-Preis 2012 für »Die Hebamme – Auf Leben und Tod«. Er war vier Mal für den Deutschen Kamerapreis und zwei Mal für den Deutschen Fernsehpreis Bildgestaltung nominiert.

Jo Heim ist Mitglied des BVK und der Deutschen Filmakademie.