Sa famille compte des marins, des pêcheurs et, du côté de sa mère, des agriculteurs qui y ont vécu pendant des siècles sur l'île d'Öland, dans la mer Baltique, nourrit culturellement par le folklore insulaire et ses contes étranges. Ce cadre revient dans certains romans ultérieures de l'écrivain.
Il exerce le métier de journaliste, puis écrit de courtes histoires publiées dans des revues et anthologies. En 2007 paraît son premier roman L'Heure trouble (Skumtimmen). Traduit en vingt-cinq langues, le roman est adapté au cinéma par Daniel Alfredson en 2013. Ce premier roman est suivi par L'Écho des morts (Nattfåk, 2008), qui remporte le prix du meilleur roman policier suédois et le prix Clé de verre, et par Le Prix du sang (Blodläge, 2010) et Rörgast (2013) pour former une sorte de quatuor romanesque dont l'action se déroule principalement sur l'île d'Öland.
Johan Theorin réside toujours dans sa ville natale de Göteborg.