נולד והתחנך בווינה. ב- 1920 התחיל לעבוד במכון וינה לפסיכיאטריה ולנוירולוגיה. היה תלמידו של זיגמונד פרויד, שיכלל והעמיק כמה היבטים בתיאוריה הפסיכואנליטית, למשל היחס שבין אירועים נפשיים פנימיים ופסיכואנליזה לבין הסביבה, החברה ומדעי החברה. תיאורטיקן מוביל של הפסיכואנליזה וחלוץ בתחום הפסיכולוגיה של האגו.
הרטמן היה סבור כי תפקודי האגו חשובים לא פחות מאלה של האיד (מכלול הדחפים והאינסטינקטים המולדים). בחיבוריו הראה עד כמה חשוב שאדם יוכל להסתגל ל"סביבה ממוצעת משוערת" לשם תיפקוד האגו. יחד עם אשתו דורה השתתף הרטמן בקבוצה של מורים ותלמידים, שהיו קרובים מאד מבחינה מקצועית וחברתית. דורה הרטמן תיארה זאת בראיונות שנתנה: "להיות חבר בתנועה הפסיכואנליטית של אותה תקופה פירושו היה להיות חלק מקבוצה נלהבת של מורדים צעירים".
בני הזוג היגרו לשווייץ בשנת 1939, וב- 1941 התיישבו בארצות הברית. הרטמן נחשב לאחד מהתיאורטיקנים החשובים בתנועה, בייחוד בשל עבודתו על פסיכולוגיית האגו. הוא כיהן כנשיא האיגוד הפסיכואנליטי הבינלאומי (1951 – 1957) וכנשיא האיגוד הפסיכואנליטי של ניו יורק (1952 – 1954). ב- 1959 נתמנה לנשיא כבוד של האיגוד הבינלאומי. מאמרו "פסיכולוגיית האגו ובעיית ההסתגלות" יצא לאור ב- 1939 בגרמנית, ותורגם לאנגלית .
היינץ הרטמן נפטר בניו יורק בשנת 1970