Heinroth widmete sich auf breiter Grundlage den Problemen der Naturphilosophie und Medizinischen Anthropologie, wobei er die „Störungen des Seelenlebens“ zu seinem Gegenstand machte.
Vor allem auf dem Gebiet der Kriminalpsychologie, wo er den Begriff der „unfreien, aber schuldigen Person“ prägte, hat er sich durch zahlreiche Gutachten wie auch eine Neuorganisation der Irrenhäuser große Verdienste erworben.