Horst Hiemer wuchs in Schlesien auf. 1945 wurde die Familie nach Thüringen vertrieben. Hiemer studierte von 1952 bis 1955 Schauspiel am Deutschen Theaterinstitut in Weimar und an der Theaterhochschule „Hans Otto“ in Leipzig. Nach seinem Theaterdebüt am Schauspielhaus Leipzig spielte er am Landestheater Halle und am Staatstheater Schwerin.
1960 holte ihn Wolfgang Langhoff an das Deutsche Theater (DT) in Berlin. Mehr als 40 Jahre lang gehörte Hiemer danach zum DT-Ensemble und arbeitete unter Intendanten wie Hanns Anselm Perten und Dieter Mann. Zu seinen zahlreichen Rollen, oft im komischen oder grotesken Fach, gehörten sein Pater João in Ariano Suassunas Das Testament des Hundes (1968, Regie: Friedo Solter), der Blondin in Alonso Alegrías Die Überquerung des Niagara-Falls (1976, von Hiemer inszeniert) und seine Rolle in George Bernard Shaws Haus Herzenstod (1990, Regie: Thomas Langhoff).
Neben seiner Theaterarbeit war er Dozent für Schauspiel an der Staatlichen Schauspielschule Berlin und wirkte seit 1959 in über 200 Kino- und Fernsehfilmen und zahlreichen Hörspielen mit. Während in den 1960ern vorrangig positiv gezeichnete Funktionäre oder Vorzeigearbeiter (wie die Titelrolle im von Bernhard Seeger geschriebenen Propaganda-Mehrteiler Hannes Trostberg) zu Hiemers Filmrepertoire zählten, wurde er später auf negative Figuren festgelegt. Grund dafür war offenbar die Tatsache, dass er am 18. November 1976 (gemeinsam mit DT-Kollegen wie Eberhard Esche, Cox Habbema, Jutta Wachowiak, Elsa Grube-Deister und Margit Bendokat) die Protesterklärung gegen die Ausbürgerung Wolf Biermanns unterzeichnet hatte.
Mit dem Abschied des Intendanten Thomas Langhoff verließ Hiemer 2001 das DT und arbeitet seitdem freischaffend.