Heiner Wilmer wurde am 9. April 1961 in Schapen im Emsland geboren und wuchs auf einem Bauernhof auf. Nach seinem Abitur 1980 am Leoninum in Handrup, einem Gymnasium in Trägerschaft der Herz-Jesu-Priester, trat er ins Noviziat des Ordens in Freiburg ein.
Von 1981 bis 1986 studierte er Theologie in Freiburg sowie Romanistik in Paris. 1987 weihte ihn der Freiburger Erzbischof Oskar Saier zum Priester. Im Anschluss ging er nach Rom an die Päpstliche Universität Gregoriana, um dort Französische Philosophie zu studieren.
Nach der Promotion in Theologie und einem weiteren Studium (Geschichte auf Lehramt) ging Wilmer 1997 für ein Jahr in die USA, um an einer Jesuiten-Highschool in der New Yorker Bronx Deutsch und Geschichte zu unterrichten. Nach seiner Rückkehr wurde er Schulleiter des ordenseigenen Gymnasiums im emsländischen Handrup.
Wilmer wurde 2007 Provinzial der deutschen Ordensprovinz der Herz-Jesu-Priester, seit 2015 stand er als Generaloberer in Rom an der Spitze des Ordens, der sich unter anderem in der Bildung und Erziehung engagiert und auch als Dehonianer-Orden bekannt ist. 2013 veröffentlichte er das Buch "Gott ist nicht nett" über seinen Glauben und seine Lebensentscheidung, Priester zu werden. Im März erschien von ihm "Hunger nach Freiheit" über die christlichen Wurzeln des Abendlands.
Am 6. April 2018 war seine Ernennung durch Papst Franziskus zum zukünftigen Bischof von Hildesheim bekanntgegeben worden. Bischofsweihe und Amtseinführung fanden am 1. September 2018 statt.
Wilmer ist darüber hinaus Vorsitzender der Kommission für gesellschaftliche und soziale Fragen der Deutschen Bischofskonferenz und Vorsitzender der Deutschen Kommission Justitia et Pax.