Родился в еврейской семье. В 1931 году изгнан из гимназии за антивоенные стихи. Окончил школу в Берлине. Послеподжога Рейхстага (1933) — в антифашистской эмиграции в Чехословакии (в Праге), с 1935 в США. Отец Флига был брошен в тюрьму в качестве заложника за раннее антифашистское творчество сына, взявшего псевдоним Стефан Гейм. ЗакончилЧикагский университет, защитил диссертацию об иронии у Гейне. В 1937—1939 издавал в Нью-Йорке еженедельникнем. Deutsches Volksecho, близкий к линии компартии США. Опубликовал первый роман «Заложники» (1942, на английском языке), ставший бестселлером. В «Заложниках» он воспевал героическое сопротивление чешского народа нацистам. Родные Гейма погибли в нацистских лагерях.

С 1943 года служил офицером в американской армии, писал пропагандистские тексты листовок и радиопередач. Участвовал вместе с союзниками в высадке в Нормандии (1944). Издавал в американской зоне в Мюнхене газету Neue Zeitung. По возвращении в США был демобилизован за прокоммунистические настроения, вернулся к литературе. Издал роман «Крестоносцы» (1948), в котором с известной долей сатиры изобразил закулисную сторону американской армии, в которой сам служил. Продолжил разоблачение империализма и капиталистической конкуренции в сборнике «Каннибалы и другие рассказы» (1952) В знак протеста против войны в Корее Гейм вернул свои военные награды (в том числе медаль «Бронзовая звезда») правительству США и в 1952 году через Чехословакию переехал в ГДР.

Надгробие Стефана Гейма наЕврейском кладбище в Вайсензее

В 1953—1956 годах работал в ежедневной газете Berliner Zeitung, написанные им на английском языке романы и рассказы тут же переводилось на немецкий. Первым вышедшим в ГДР романом писателя стал «Голдсборо», в котором отображена борьба американских шахтёров. Как эмигрант-антифашист вначале Гейм был в привилегированном положении у социалистических властей. Конфликты с властью начались в 1956, после ХХ съезда КПСС и начала процессов десталинизации в СССР. Роман Гейма о рабочих волнениях в 1953 «Пять дней в июне» не был принят к публикации. В 1965 году Гейм подвергся прямым нападкам Эриха Хонеккера. Критика возобновилась в 1969 году, когда его роман «Лассаль» был опубликован в ФРГ. Однако как пенсионеру ему было позволено выезжать за рубеж, его книги издавались в ГДР.

В 1976 году Гейм вместе несколькими другими авторами подписал письмо протеста против лишения гражданства ГДР поэта и певца, диссидента Вольфа Бирмана. С этого времени он мог публиковаться только на Западе, полностью перешел на немецкий язык. В 1979 году его исключили из Союза писателей ГДР. В 1980-х Гейм участвовал в правозащитном движении, поддерживал идею объединения Германии.

После воссоединения Гейм протестовал против дискриминации восточных немцев, стоял на антикапиталистических позициях. В1994 году был избран в бундестаг по списку Партии демократического социализма (членом партии он не был) в одном из центральных районов Берлина; как старейший член бундестага открыл заседание созыва 1994 года, но подал в отставку в октябре 1995 года в знак протеста против конституционных изменений, повышавших затраты на содержание парламентариев. В 1997 был в числе подписавших Эрфуртскую декларацию об объединении ПДС и «зелёных» на федеральных выборах 1998 года с тем, чтобы обеспечить «красно-зелёную коалциию». Умер в 2001 году от сердечного приступа в Иерусалиме, где был на конференции, посвященной Генриху Гейне.