Ο γιος ενός Λουθηρανού πάστορα, ο Heinrich Ernst Schliemann γεννήθηκε στις 6 Ιανουαρίου 1822 στο Neubuckow, Mecklenberg-Schwerin, Γερμανία. Τον επόμενο χρόνο, η οικογένειά του μετακόμισε στο Ankershagen, την πόλη που ο Schliemann θεωρούσε την πατρίδα του. Το σπίτι όπου μεγάλωσε έκτοτε έχει μετατραπεί στο Μουσείο Heinrich Schliemann. Το 1841, σε ηλικία 19 ετών, σχεδίαζε να εγκαταλείψει τη Γερμανία και να ταξιδέψει στην Κολομβία της Νότιας Αμερικής για ευκαιρίες απασχόλησης. Το πλοίο, ωστόσο, συνάντησε μια τεράστια καταιγίδα και έφτασε μέχρι την Ολλανδία, προτού εγκαταλειφθεί στην ακτή. Με τη βοήθεια μιας τοπικής οικογένειας, ο Schliemann ανάρρωσε και μετακόμισε στο Άμστερνταμ όπου εργάστηκε ως υπάλληλος και άρχισε να μελετά μια μεγάλη ποικιλία ξένων γλωσσών. Όπως αποδεικνύεται, ο Schliemann είχε ικανότητα στις ξένες γλώσσες και κατά τη διάρκεια της ζωής του επέκτεινε τις γνώσεις του για να συμπεριλάβει Αγγλικά, Γαλλικά, Ολλανδικά, Ισπανικά, Πορτογαλικά, Σουηδικά, Δανικά, Πολωνικά, Ιταλικά, Ελληνικά, Λατινικά, Ρωσικά, Αραβικά και Τουρκικά.
Το 1844 έγινε υπάλληλος του εμπορικού οίκου B.H. Schröder and Co. Δύο χρόνια αργότερα, αφού έμαθε Ρωσικά, η εταιρεία τον έστειλε στην Αγία Πετρούπολη για να υπηρετήσει ως εμπορικός αντιπρόσωπος. Παράλληλα, ο Schliemann ξεκίνησε επίσης και δική του εταιρεία. Αυτό το ανεξάρτητο εγχείρημα ήταν το πρώτο βήμα για τη συγκέντρωση της μεγάλης προσωπικής του περιουσίας. Το 1852, παντρεύτηκε μια Ρωσίδα, την Ekaterina Lyshina, και είχε τρία παιδιά μαζί της. Τα επόμενα χρόνια, ο Schliemann, τώρα οικονομικά ασφαλής, ξεκίνησε το πρώτο από τα πολλά ταξίδια του σε όλο τον κόσμο, τα οποία θα περιλάμβαναν τελικά την Αίγυπτο, την Ελλάδα, την Εγγύς Ανατολή, τη Βόρεια Αφρική, την Ινδία, τη Σιγκαπούρη, την Κίνα, την Ιαπωνία, τη Βόρεια και τη Νότια Αμερική. Κατά τη διάρκεια αυτών των ταξιδιών κρατούσε πάντα ένα ημερολόγιο και από αυτά μαθαίνουμε πολλά για τη ζωή του. Σήμερα, αυτά τα ημερολόγια βρίσκονται στη Γεννάδειο Βιβλιοθήκη.
Το 1863, κουρασμένος από τις εμπορικές επιχειρήσεις και αποξενωμένος από τη Ρωσίδα σύζυγό του, ο Schliemann αποφάσισε να αποσυρθεί και να επιστρέψει στην παιδική του αγάπη για τα αρχαία ελληνικά. Η ιστορία που είπε ο ίδιος ο Schliemann ήταν ότι ερωτεύτηκε τα αρχαία ελληνικά ως μαθητευόμενος ενός παντοπώλη όταν άκουσε έναν μεθυσμένο άνδρα στο κατάστημα να απαγγέλλει αποσπάσματα του Ομήρου. Το 1866-7 έκανε επίσημα βήματα προς τη μελέτη της αρχαίας Ελλάδας αρχίζοντας μαθήματα αρχαιολογίας στη Σορβόννη στο Παρίσι. Καθώς ο Schliemann απορροφήθηκε περισσότερο από τον αρχαίο ελληνικό κόσμο και αποξενωμένος ακόμη περισσότερο από τη Ρωσία και τη σύζυγό του, αποφάσισε να κάνει την Ελλάδα πατρίδα του και άρχισε να ψάχνει μια Ελληνίδα σύζυγο. Ενώ ήταν σε ταξίδι στην Αμερική το 1869, ο Schliemann έλαβε την αμερικανική υπηκοότητα στη Νέα Υόρκη και πήρε διαζύγιο από τη σύζυγό του από την Πολιτεία της Ιντιάνα. Τον Σεπτέμβριο της ίδιας χρονιάς παντρεύτηκε τη 17χρονη Σοφία Εγκαστρωμένου, την οποία επέλεξε από μια ομάδα επίδοξων νυφών που του παρουσίασε ο Θεόκλητος Βίμπος, Αρχιεπίσκοπος Μαντινείας και φίλος του Schliemann και πρώην δάσκαλος των αρχαίων ελληνικών. Το επόμενο έτος, ο Schliemann ανέθεσε στον Ernst Ziller να κατασκευάσει μόνιμη κατοικία για τη νέα του νύφη. Το σπίτι, που ονομάστηκε Ιλίου Μέλαθρον προς τιμήν της Τροίας, ολοκληρώθηκε το 1880 και εξακολουθεί να είναι ένα από τα καλύτερα παραδείγματα νεοκλασικής αρχιτεκτονικής στην Αθήνα σήμερα. Εκεί στεγάζεται το Νομισματικό Μουσείο της Ελλάδας.
Ο Schliemann απορροφημένος από το πάθος του για τον Όμηρο και την αρχαιολογία, πέρασε το υπόλοιπο της ζωής του σε αρχαιολογικές προσπάθειες, τις οποίες κατάφερε να χρηματοδοτήσει προσωπικά. Η ανακάλυψη της Τροίας (1870-73) ήταν ένα από τα μεγαλύτερα επιτεύγματα του Schliemann και του έφερε παγκόσμια φήμη. Οι άλλες ανασκαφές του ήταν επίσης σημαντικές και περιλαμβάνουν σημαντικές τοποθεσίες όπως οι Μυκήνες, η Τίρυνθα και ο Ορχομενός. Το 1882 συνάντησε τον Wilhelm Dörpfeld, με τον οποίο συνεργάστηκε στην Τροία και τις Μυκήνες για τα υπόλοιπα χρόνια της ζωής του και ο οποίος, μετά το θάνατο του Σλήμαν, συνέχισε τις ανασκαφές στην Τροία με την οικονομική βοήθεια της Σοφίας. Παρ’ όλες αυτές τις δραστηριότητες, ο Schliemann κατάφερε να δημοσιεύσει τα αποτελέσματα των ανασκαφών του αρκετά γρήγορα, και συχνά σε περισσότερες από μία γλώσσες.
Ο Schliemann πέθανε στις 26 Δεκεμβρίου 1890 στη Νάπολη της Ιταλίας, από λοίμωξη ύστερα από εγχείρηση αυτιού νωρίτερα τον Νοέμβριο στην πόλη Χάλλε της Γερμανίας. Ο Wilhelm Dörpfeld συνόδευσε το σώμα πίσω στην Αθήνα λίγες μέρες αργότερα. Ο Schliemann είναι θαμμένος στο Πρώτο Νεκροταφείο της Αθήνας σε ένα μαυσωλείο που σχεδίασε ο ίδιος. Η δεύτερη σύζυγός του, η Σοφία, και η κόρη τους, Ανδρομάχη, μαζί με την οικογένειά της (επώνυμο Μέλας) επίσης είναι θαμμένοι εκεί. Ο γιος τους, Αγαμέμνονας, είναι θαμμένος στο Παρίσι της Γαλλίας.