Hermann Ludwig Ferdinand Helmholtz wurde am 31. August 1821 in Potsdam geboren. Sein Vater, Professor am Gymnasium zu Potsdam, war ein beliebter Lehrer, Philosoph und klassischer Philologe. Die Mutter war eine einfache, feinfühlige, begabte Frau. Der Erstgeborene von sechs Kindern wurde als Kind für wenig schön gehalten, die Mutter sah in ihm aber gleich ein Wunderkind. Er lernte spielend. Als seine Lehrer in der Volksschule ihn mit den elementaren Sätzen der Geometrie bekannt machen wollten, fanden sie, zu ihrem Erstaunen, dass er sich diese beim Spielen mit dem Baukasten angeeignet hatte.

Nach der Volksschule in Potsdam besuchte er das Gymnasium. Hier interessierte ihn am meisten der Unterricht in der Physik und Mathematik. Mit 17 Jahren verließ er das Gymnasium mit einem glänzenden Zeugnis, in dem sein bescheidenes, anständiges Betragen und seine außerordentliche Begabung hervorgehoben waren. Helmholtz  wollte Naturwissenschaften, und nämlich Physik studieren. Infolge seiner guten Zeugnisse wurde  er 1838 als Lehrling in das berühmte Friedrich-Wilhelms-Institut aufgenommen, musste sich dafür aber verpflichten, nach abgeschlossenem Studium eine Reihe von Jahren dem Staate als Militärarzt zu dienen.  

Trotz der akademischen Freiheit widmete sich Helmholtz nur dem Studium und kam deshalb bald mit dem damaligen Meister der Physiologie Johannes Müller link* in Berührung und zugleich mit dessen ausgezeichneten Schülern Du Boiss Reymond link*, Brücke und Ludwig. Zur weiteren Ausbildung in der Medizin kam Helmholtz als Chirurg in die Charité link*. Er promovirete bald zum Doctor mit einer physiologischen Arbeit, die für die Physiologie von großer Bedeutung geworden ist. Nach fünfjährigem Studium wurde Helmholtz als Eskadronchirurg nach Potsdam abkommandiert und diente zuerst bei den Gardehusaren und dann bei dem königlichen Regiment. Inzwischen bestand er auch das Examen als Halsarzt und Wundarzt.

1847 verlobte er sich mit der Tochter des im Krieg gefallenen Oberstabsarztes von Velten Olga. In demselben Jahr hielt er seinen epochemachenden Vortrag über „Die Konstanz der Kraft“. Im Jahre 1848 trat eine bedeutende Wendung im Leben von Helmholtz ein. 1848 wurde er auf Empfehlung Alexander von Humboldts vorzeitig aus dem Militärdienst entlassen und unterrichtete zunächst Anatomie an der Berliner Kunstakademie. Schon im nächsten Jahr erhielt er den Ruf zum außerordentlichen Professor der Physiologie nach Königesberg. Diese Stellung gab ihm die Möglichkeit, seine Braut zu heiraten. Sie wurde ihm in jeder Beziehung eine Stütze, half ihm auch bei seinen Arbeiten. 1851 erhielt er in Königsberg die ordentliche Professur für Physiologie. Bereits 1842 wies Helmholtz den Ursprung der Nervenfasern aus Ganglienzellen nach. 1852 gelang ihm die Messung der Fortpflanzungsgeschwindigkeit von Nervenerregungen. Anknüpfend an diese physiologischen Forschungen beschäftigte er sich mit der Physiologie des Hörens und Sehens. Zu dem Eheglück gesellten sich die Vaterfreuden an den Kindern Käthe und Richard.

Die wissenschaftlichen Erfolge seiner freien Zeit war bedeutend. Helmholtz verhalf der  Dreifarbentheorie des Sehens zum Durchbruch, entwickelte eine mathematische Theorie zur Erklärung der Klangfarbe durch Obertöne, die Resonanztheorie des Hörens und die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik. Er erfand den Ophthalmoskop (Augenspiegel) zur Untersuchung des Augenhintergrundes, das Myographion und das Ophthalmometer zur Bestimmung der Krümmungsradien der Augenhornhaut. Solche Instrumente pflegte er erst selbst mit den einfachsten Mitteln herzustellen, um sie dann, nachdem er sich von der Wirksamkeit und Brauchbarkeit überzeugt hatte, den besten Mechanikern zur endgültigen Ausführung zu übergeben. Zur Erholung von den körperlichen und geistigen Anstrengungen  reiste er in den Ferien nach der Schweiz, Österreich und England. Bald wurde Helmholtz nach Bonn als Professor der Anatomie und Physiologie eingeladen.

In Bonn war er drei Jahre tätig. Resultate dieser Tätigkeit waren unter anderem die Konstruktion des Telestereoskopes und des Vokalapparates, zu dem ihm der König von Bayern die nötige Geldsumme zur Verfügung stellte.  In den Ferien suchte er Kräftigung und Erholung am liebsten in der Schweiz. Der badischen Regierung gelang es, Helmholtz für die Heidelberger Universität als Professor der Physiologie zu gewinnen. Mit Jubel wurde er dort empfangen, und unter dem Dreigestirn Bunsen link*, Kirchhoff link*, Helmholtz blühte die Universität auf.

Die zwölfjährige Heidelberger Arbeitsperiode erwies sich als fruchtbar. Hier entstanden die „physiologische Optik“, „die Lehre von den Tonempfindungen“, es wurden ein Vibrationsmikroskop und ein neues Stereoskop hergestellt. Mit der Aufstellung der Wirbelsätze (1858 und 1868) über das Verhalten und die Bewegung von Wirbeln in reibungsfreien Flüssigkeiten lieferte Helmholtz wichtige Grundlagen der Hydrodynamik. Mathematisch ausgearbeitete Untersuchungen über Naturphänomene wie Wirbelstürme, Gewitter oder Gletscher machten Helmholtz zum Begründer der wissenschaftlichen Meteorologie. Im Jahre 1859 starben sein Vater und seine Frau. Nach 2 Jahren heiratete Helmholtz Anna v. Mohl, die Tochter des Staatsmannes und Staatsrechtslehrers an der Heidelberger Universität. Dieser Ehe entstammten zwei Söhne, Robert und Friedrich, und eine Tochter, Ellen. Der gesellige Verkehr im Helmholtzschen Hause war wie früher wissenschaftlichen und künstlerischen Bestrebungen gewidmet. Zu Helmholtz’ Erholungsreisen gehörte auch der Besuch des ophthalmometrischen Kongresses in Paris 1867. 

1870 wurde Helmholtz zum Mitglied der Preußischen Akademie der Wissenschaften ernannt. In diesem Kriegsjahr war Helmholtz in Lazarettangelegenheiten tätig. Voll und ganz konnte er sich der Physik erst dann widmen, als er eine Professur für diese Wissenschaft an der Berliner Universität 1871 erhielt. 1877 wurde er auch zum Professor der Physik am Friedrich-Wilhelm-Institut ernannt. Neben seiner Tätigkeit an der Universität und der Akademie, zu deren ordentlichem Mitglied er 1871 ernannt war, arbeitete er fleißig für die Wissenschaft, konstruierte 1883 eine magnetische Waage und 1886 eine elektrodynamische.

1882 wurde er geadelt. In seinen letzten Lebensjahren von 1888 bis 1894 erhielt Helmholtz eine neue Lebensaufgabe. Er wurde mit der Organisation und Leitung eines Reichsinstitutes in Charlottenburg beauftragt. Der Gelehrte und Techniker Werner  Siemens link* hatte die Idee, dass das Deutsche Reich ein Institut zur Förderung der Physik und der Technik haben muss. Er bot der Reichsregierung eine Summe von einer halben Million zur Gründung einer physikalisch-technischen Reichsanstalt an. Reichstag und Reichsregierung gründeten dieses neue Reichsinstitut und bewilligten dazu Geldmittel. Helmholtz wurde zum Präsidenten der Anstalt ernannt. Die am neuen Institut angestellten Wissenschaftler vertraten Physik, Chemie, Astronomie, Meteorologie, Geodäsie, Armee und Marine, Industrie und Mechanik. Die Verhandlungen über die neuen Aufgaben  von Helmholtz waren höchst interessant, da es sich um den Fortschritt in Wissenschaft und Technik handelte. Sein Leben wurde aber durch zahlreiche Todesfälle getrübt: 1889 starb sein Sohn Robert, 1892 Werner v. Siemens und 1894 Heinrich Hertz und Kundt.  

Zum 70. Geburtstag ernannte ihn Kaiser Wilhelm II. zum Wirklichen Geheimen Rat mit dem Titel Excellenz, zahlreiche inländische und ausländische Gesellschaften ernannten ihn zu ihrem Ehrenmitglied oder Ehrenpräsidenten, die Berliner Akademie der Wissenschaften überreichte ihm die Urkunde einer Stiftung, die seinen Namen trug, und nach welcher den Forschern, welche sich Verdienste im Helmholtz’schen Forschungsgebiet erworben haben, eine Medaille mit dem Namen und Bildnis von Helmholtz verliehen wird.  1892 feierte er sein fünfzigjähriges Doktorjubiläum.  

Am 12. Juni 1894 konnte er nicht mehr  gehen, erholte sich bald wieder, so  dass sein Geburtstag gefeiert werden konnte. Aber am 8. September  starb Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz.