Немецкий естествоиспытатель. Родился в Потсдаме. Учился в Военно-медицинском институте (Берлин). В 1849- 1855 гг.- профессор физиологии Кёнигсбергского, в 1855-1858 гг.-Боннского, в 1858- 1871 гг.- Гейдельбергского университетов; в 1871- 1888 гг.- профессор физики Берлинского университета и с 1888 г.- директор Физико-технического института.

Физические исследования относятся к электромагнетизму, оптике, теплоте, акустике, гидромеханике и т. п. В работе «О сохранении силы» (1847 г.) сформулировал и математически обосновал закон сохранения энергии, отметив его всеобщий характер: этому закону подчиняются механические, тепловые, электрические, физиологические и другие процессы. Разработал термодинамическую теорию химических процессов, введя широко используемые понятия свободной и связанной энергии.

Указал в 1847 г. на колебательный характер разряда лейденской банки и показал в 1869 г., что подобные колебания возникают в индукционной катушке, соединенной с обкладками конденсатора, иными словами, создал колебательный контур, состоящий из индуктивности и емкости. В 1870 г. развил теорию электродинамических процессов в проводящих неправильных телах. В 1874 г. в рамках «упругой» теории света развил теорию аномальной дисперсии. В 1881 г. выдвинул идею атомарного строения электричества.

Существенных результатов достиг Гельмгольц также в физиологической акустике (открыл комбинационные тоны, выдвинул резонансную теорию слуха, построил модели уха), физиологии зрения (теория аккомодации, учение о цветном зрении). Разработал количественные методы физиологических исследований, изобрел ряд измерительных приборов, впервые измерил скорость распространения нервного возбуждения.

В гидродинамике заложил в 1858 г. основы теории вихревого движения жидкости, в аэродинамике большое значение имели исследования Гельмгольца по теории разрывных движений. Разработанный им принцип механического подобия позволил объяснить ряд метеорологических явлений и механизм образования морских волн.

По философским взглядам Гельмгольц был стихийным материалистом, но непоследовательным. Признавая объективную реальность, он в то же время считал, что наши представления о внешнем мире являются набором символов, иероглифов, произвольными условными знаками, не имеющими ничего общего с объектами природы (теория символов). Философские ошибки Гельмгольца критиковали Ф. Энгельс и В. И. Ленин.

Член многих академий наук и научных обществ, в частности Петербургской Академии наук (с 1868 г.).