德國物理學傢、生理學傢。1821年10月31日生於柏林的波茨坦。中學畢業後由於經濟上的原因未能進大學，以畢業後需在軍隊服役 8年的條件取得公費進瞭在柏林的王傢醫學科學院。學習期間，還在柏林大學聽瞭許多化學和生理學課程，自修瞭PP.S.M.拉普拉斯、J.-B.畢奧和D.伯努利等人的數學著作和I.康德的哲學著作。1842年獲得醫學博士學位後，被任命為駐波茨坦駐軍軍醫，這期間他開始研究生理學特別是感覺生理學。1847年他在新成立的德國物理學會發表瞭著名的“關於力的守恒”講演，在科學界贏得很大的聲望，從而第二年被特許從軍隊退役，擔任柯尼斯堡大學的生理學副教授。
亥姆霍茲在這次著名的講演中，詳細地從當時已有的科學成果第一次以數學方式提出今天大傢理解的能量守恒定律。主要的論點是：①一切科學都可以歸結到力學；②證明瞭牛頓力學和拉格朗日力學在數學上是等價的，因而可以用拉格朗日的方法以力所傳遞的能量或它所作的功來量度力；③所有這種能量是守恒的。
他發展瞭J.R.邁爾、J.P.焦耳等人的工作，討論瞭當時已知的力學的、熱學的、電學的、化學的各種科學成果，嚴謹地論證瞭各種運動中能量的守恒定律。這次講演的內容後來寫成專著《力之守恒》(Erhaltung der KRaft)出版。
在柯尼斯堡工作期間，亥姆霍茲測量瞭神經刺激的傳播速度，發表瞭生理力學和生理光學方面的研究成果，並在德國各大學講學。他還在1851年發明至今仍為眼科檢查使用的檢眼鏡，並且提出瞭這種儀器的數學理論。1853年他第一次訪問英國，同W.湯姆孫（即開爾文）成為摯友。
亥姆霍茲在1855年轉到波恩大學任解剖學和生理學教授，就在這時出版瞭《生理學手冊》的第一卷，並開始致力於流體力學的渦流研究。1857年起他擔任海德堡大學的生理學教授。他利用共鳴器(稱亥姆霍茲共鳴器)來分離並加強聲音的諧音。他指出同一頻率和同一音強的聲音由於倍頻的不同而具有不同音色。1863年出版瞭他的巨著《音調的生理基礎》。他還在當時的解剖學基礎上研究人耳的聽覺。
1868年亥姆霍茲認為生理學已經擴大到不是一個人所能掌握的范圍瞭；並且認為在德國，生理學已很有成就而物理學卻停滯不前；於是他轉向物理學，於1871年任柏林大學物理學教授。
在柏林，他開始研究電磁作用理論，由於他的一系列講演，J.C.麥克斯韋的電磁理論才真正引起歐洲大陸物理學傢的註意，並且導致他的學生H.R.赫茲在電磁波的研究中取得巨大的成就。他還研究過化學過程中的熱力學，在1882年發表論文《化學過程的熱力學》；把化學反應中的“束縛的”和“自由的”能量區別開來，前者隻能轉化為熱，而後者卻可以轉化為其他形式的能量。從R.克勞修斯的方程，亥姆霍茲推導出早於J.W.吉佈斯提出的方程
此方程後來被稱為吉佈斯－亥姆霍茲方程，其中F是自由能，U是總內能，T是熱力學溫度，而
就是
熵。在吉佈斯的轉述中，
U應當是
焓。
亥姆霍茲不僅對當時的醫學、生理學和物理學有重大的貢獻，而且還一直致力於哲學認識論。L.玻耳茲曼曾經說過：“亥姆霍茲在四個領域中──哲學、數學、物理學和生物學──獲得同樣巨大成就。”他的“關於力的守恒”的講演，就顯示出他在這四個領域的成就，他把牛頓力學同拉格朗日力學統一起來，把當時生理學理論的“有生命力的”能量歸結為物理學的能量，用數學形式表述瞭物理學和化學過程中能量轉化的統一，而在這篇專論的開頭，就提出他在認識論上的信念：世界是物質的，而物質必定守恒。
他在哲學上是機械唯物論者，企圖把一切運動歸結為力學。這是當時文化、社會、歷史的條件給予他的限制。
亥姆霍茲晚年致力於德國科學與工程技術的結合，1887年擔任在柏林附近夏洛滕堡的國傢科學技術局的主席，在該局工作中他也十分重視基礎理論研究。1894年9月8日在夏洛滕堡逝世。