Heim Pál Budapesten született. A lausanne-i, majd a budapesti egyetemen tanult, 1897-ben Pesten szerezte orvosi oklevelét. Kezdetben gyakornok volt a budapesti Stefánia gyermekgyógyászati klinikán, majd Breslauban Czerny tanársegédje. Ezután Lausanne-ban, majd a párizsi Pasteur-intézetben kutatott. 1901-ben főorvos lett Budapesten az irgalmasrendiek kórházában, 1907-től a budapesti egyetem magántanára, a gyermekkori betegségek tárgykörében. Az I. világháborúban zászlóaljorvos volt, majd a sanoki katonai járványkórház parancsnoka. 1916-tól a főváros csecsemőkórházának főorvosa, 1918-ban az anya- és csecsemővédelem országos biztosa. 1918-tól a pozsonyi egyetemen a gyermekgyógyászat tanára, 1919-ben az egyetemmel együtt Budapestre települt. 1921-22-ben rektor volt, 1923-29 között a pécsi egyetem gyermekgyógyászat-tanára és klinikai igazgató. 1929-ben Budapestre nevezték ki, de tüdőgyulladásban váratlanul meghalt. Ő a csecsemőgyógyászat egyik magyarországi megalapítója, behatóan foglalkozott a csecsemők táplálkozási ártalmaival, a koraszülöttek ápolásának kérdéseivel, a szoptatás jelentőségével. Igen fontos a gyermekvédelemmel kapcsolatos tevékenysége, kiemelte az orvosok feladatait a megelőző, felvilágosító munka terén, hangsúlyozta a képzett ápolónők szerepét. Fontosabb művei: Általános haematológia (Preisich Károllyal), A gyermek táplálkozása. Budapesten halt meg 1929. október 23-án. Budapesten kórház őrzi a nevét. Fia Heim Ernő építész volt.