Родился в семье учителя. Изучал медицину в королевском медицинско-хирургическом институте в
Берлине. Обязательной для выпускников этого института была восьмилетняя военная служба, которую Гельмгольц начал в
1843 году в Потсдаме в качестве военного врача. По рекомендации Александра Гумбольдта ему было разрешено преждевременно оставить военную службу и начать преподавать в
1848 году анатомию в берлинской академии. В
1849 году Гельмгольца приглашают в
Кёнигсберг, где он получает звание профессора физиологии и патологии. С
1855 он руководит кафедрой анатомии и физиологии в
Бонне, с
1858 — кафедрой физиологии в
Гейдельберге. В
1870 году он становится членом Прусской Академии Наук.