Zunächst Lehre in einem Haushaltswarengeschäft, dann als Buchdrucker und Setzer. Seit 1920 Schüler am Städel, anschließend an der Zeichenakademie in Hanau. Daneben Besuch kunstgeschichtlicher Vorlesungen an der Ffter Universität. Erste Bühnenbilder 1921 für das „Ffter Künstlertheater für Rhein und Main“. Engagements als Bühnenbildner in Münster (1924-27) und Essen (1927-33), daneben Dozentur an der Essener Folkwangschule und ab 1932 an der Dresdener Kunstakademie. 1933 Lehr- und Malverbot. Emigration nach Holland, Frankreich, seit 1935 in England, 1940/41 im Internierungslager in Australien, dann wieder in England. Ausstattungen für internationale Bühnen und Filme, seit 1951 auch wieder für deutsche Theater, Filme und Fernsehproduktionen. 1955 von Buckwitz als Chefbühnenbildner und Ausstattungsleiter an die Städtischen Bühnen nach Ffm. berufen, wo H. bis zu seinem Tod 1970 wirkte. Erstes Bühnenbild für Ffm.: „Orpheus und Eurydike“ von Gluck (Premiere 26.10.1955). Daneben Ausstattungen für internationale Bühnen (u. a. für Gründgens in Mailand) und Filme namhafter Regisseure (u. a. für Hitchcock, Hoffmann und Käutner). Seine erste große Ausstellung nach 1933 hatte H. 1956 im Ffter Kunstkabinett bei Hanna Bekker vom Rath. Seine letzte Bühnenausstattung, der „Sommernachtstraum“, war gerade in die Werkstatt gegangen, als H. überraschend auf einer Urlaubsreise in den Niederlanden starb. Im August 1970 fand eine Gedenkausstellung für ihn im Ffter Kunstverein statt.
Weitere Werke in Ffm.: Deckenbild im Haus von Generalkonsul Bruno H. Schubert (1957). Gestalter der Ausstellung „Ffter Modenspiegel“ im HMF (1962). Entwürfe für Wandteppiche mit Motiven aus der Commedia dell’Arte für das Hotel „Intercontinental“ in Ffm. Beteiligt an der Gestaltung des Foyers im Bürgerhaus Nordweststadt. Entwürfe für Tapetenmuster.
Unter H.s Auszeichnungen sticht der „Oscar“ hervor, den er 1949 – als erster Deutscher – für das Szenenbild des Films „Die roten Schuhe“ (1948) bekam. Für den Film „Hoffmanns Erzählungen“ (1951) war H. in den Kategorien „Best Art Direction (Color)“ und „Best Costume Design“ 1952 erneut für den „Oscar“ nominiert, erhielt ihn aber nicht.
Zusammen mit anderen Stücken aus dem Nachlass hat die Witwe H.s eine dieser Trophäen dem Deutschen Filmmuseum als Dauerleihgabe überlassen. Bildersammlung im Oberhessischen Museum in Gießen.
Seit 2003 Hein-H.-Bühnenbildpreis des Hessischen Kultusministeriums, der Stadt Gießen und der Gießener Hein-H.-Gesellschaft.