生于波茨坦，卒于柏林。是19世纪伟大的科学家之一。1842年，他获得柏林医学外科学院博士学位，随后做了7年军医。这段时间，他研究物理学、自学高等数学，并学会了弹钢琴，这对他后来关于声音感觉的研究工作很有帮助。他先后在柯尼斯堡大学教授生理学和病理学、在波恩大学任解剖学和生理学教授、在海德堡大学任生理学教授、在柏林大学任物理学教授。其研究领域非常广泛，涉及高等数学、理论物理学、液体动力学、电动力学、物理光学、电磁学、生理学、音响学等。

黑尔姆霍尔茨是音响学领域的重要人物。他在人耳解剖学研究的基础上建立了听觉生理学，并极大地促进了音乐音响学的发展。他关于泛音在音色方面作用的研究成果对音响学学科理论建设具有重大意义；他在听觉方面的研究促成了听觉共鸣理论的建立。在研究音乐音响学的过程中，为了测试音组合和调律法体系，他除了使用自制的共鸣器，还使用了簧风琴。1863年，《作为音乐理论的生理学基础的音感觉论》出版，这本著作运用了基础生理学、解剖学、数学及关于声波的物理学分析等方法，对音乐中的音感觉问题进行了深入的研究，为音乐心理学的发展打下了坚实的基础。

黑尔姆霍尔茨的共鸣说深受I.康德和J.P.弥勒（又译缪勒）思想的影响。黑尔姆霍尔茨认为听觉是由感官中特殊神经纤维所决定的，我们的感觉并不依赖感知的外界对象，而是依赖于传导感觉的感觉神经。