Irländaren tar därmed över efter Brent Vallance från Australien, som tränat Karlström sedan 2018 och hjälpte honom till det historiska VM-bronset i Doha 2019.
"Han har stora skor att fylla efter mitt byte från Brent, men jag är säker på att vi kan fortsätta skapa magiska ögonblick", skriver Karlström på Instagram.
43-årige Heffernan blev OS-bronsmedaljör i London 2012 och följde upp med att ta VM-guld året efter.
"En enastående karriär, men det som fångat min uppmärksamhet är det fina arbeta han gjort med sin grupp friidrottare på senare år", skriver Karlström.