Kassai német eredetű családból származott, iskoláit Eperjesen és Pozsonyban végezte. Eperjesen tanult meg magyarul, ahol 1827-ben alakult meg a magyar nyelvmívelő társaság Greguss Mihály elnökletével. Kezdetben és orvosi pályára készült. A pesti és a bécsi egyetemen orvostudományokat tanult, 1837-ben a padovai egyetemen orvosi oklevelet szerzett. Már Padovából bejárta Olaszországot, maga is próbálkozott a rajzolással, festészettel, szobrászattal. 1837-38-ban művészettört, tanulmányokat folytatott Itáliában. 1843-ban Lipcsében német nyelvű folyóiratot indított (Vierteljahrschrift von und für Ungarn) a magyar reformellenzék ügyének ismertetése, támogatása céljából. 1848-ban hg. Esterházy Pál miniszter mellett fogalmazó és sajtóreferens Bécsben, emiatt 1849-ben rövid fogságot szenvedett. 1850-től Londonban, 1856-tól Párizsban élt és művészettörténetet tanult. Az egyiptomi építészetről írt munkájának megjelenéséhez III. Napóleon francia császár 10 ezer frankkal járult hozzá. 1860-ban hazatért Magyarországra, részt vett az MTA székháza építésének előkészítő munkálataiban, megindította a székesfehérvári és kalocsai ásatásokat. 1869-72-ben országgyűlési képviselő; az országgyűlés 1881-ben előterjesztésében fogadta el az első magyar műemlékvédelmi törvényt. 1872-től a pesti illetve budapesti egyetemen a művészettörténet és klasszika-archeológia nyilvános rendkívüli, 1878-tól haláláig nyilvános rendes tanára volt.
Tudományos munkásságát a sokrétűség jellemezte. 1870-től a kalocsai régi egyház régészeti feltárását vezette. 1883-ban negyedik székesfehérvári ásatása során feltárta Szent István bazilikájának harmadik tornyát és Nagy Lajos sírkápolnáját. Magyarország középkori műemlékeinek tanulmányozására ásatásokat folytatott, felméréseket végzett. 1846-ban jelent meg Kassa városának ó-német stylű templomai című munkája, saját rajzaival illusztrálva, mely történeti és építészeti műként is jelentős. Ekkoriban figyelt fel az építészet aránytörvényeire, melyekkel hosszú éveken át foglalkozott. 1862-ben Konstantinápolyba utazott a török uralom idején elhurcolt Corvinák felkutatására. A Magyar Orvosok és Természetvizsgálók 1846-ban Kassán tartott vándorgyűlésén a magyarországi műemlékek védelme érdekében tett felszólalása tekinthető a magyar műemlékvédelem szervezett formájához vezető első lépésnek. Mint országgyűlési képviselő, ő terjesztette elő az 1881-ben megalkotott első műemlékvédelmi törvényt. Az ennek hatására megalapított szervezetnek, a Műemlékek Országos Bizottságának ő volt első elnöke, egészen haláláig. Rómer Flórissal együtt dolgozta ki 'lajstromprogramját', műemlékeink számbavételét. Százhúsz paphoz illetve tanárhoz juttattak el felvételi íveket, amelyeken az adott épület történetét, tulajdonosát, méretét, anyagát, a benne elhelyezett berendezések és műalkotások leírását kérték feltüntetni, és amelyekhez rajzokat, fényképeket is lehetett csatolni. A felmérés alapján a műemlékek helyreállítását, széles körben való ismertetését szorgalmazta. A művészettörténeten kívül érdemes megemlíteni, hogy korának egyik legjelentősebb kritikusa volt. Esztétikai nézeteit főként Winckelmann, Schelling, Hegel műveiből merítette.
A Magyar Tudományos Akadémia 1841. szeptember 3-án levelező, 1873. május 21-én rendes tagjává választotta. A francia színművészet káros befolyásáról nemzeti költészetünkre című székfoglalója 1841. december 13-án, a Tanulmányok a góthok művészetéről 1874. január 12-én hangzott el. 1843-tól rendes tagja volt a Kisfaludy Társaságnak. 1872-78-ban az Archaeologiai Értesítő, 1876 és 1878 között az Archaeológiai Közlemények társszerkesztését látta el. Nagy áldozatokkal gyűjtött műkincseit a Felsőmagyarországi Múzeumra hagyta. Emlékére a Magyar Régészeti és Művészettörténeti Társulat 1989-ben díjat alapított azon magánszemélyek, intézmények jutalmazására, akik kiemelkedő szinten támogatják a magyar régészet, művészettörténet, iparművészet és műemlékvédelem ügyét.
Fő művei: Párhuzam az ó- és újkori művészeti nézetek és nevelések közt, különös tekintettel a művészeti fejlődésre Magyarországon. Pest, 1841.; A hellén tragédia, tekintettel a művészeti fejlődésre Magyarországon. Pest, 1846.; Kassa városának ó-német stylű templomai. Pest, 1846., reprint kiad. Marosi Ernő kísérő tanulmányával. Bp., 1996.; Théorie des proportions appliquées dans l'architecture depuis la XII. dynastie des rois égyptiens jusqu'au XVI. si?cle. I-II. Páris, 1860-63.; A székesfehérvári ásatások eredménye. Pest, 1864.; Műrégészeti kalauz II. Középkori építészet. Pest, 1866.; Pécsnek középkori régiségei. I-II. Pest, 1869., németül: 1870.; Die Grabungen des Erzbischofes von Kalocsa Dr. Ludwig Haynald. Bp., 1873.; Tanulmányok a góthok művészetéről. Bp., 1874., németül: Wien, 1874.; Magyarország ó-keresztény, román és átmenet-stylű műemlékeinek rövid ismertetése. Bp., 1876.; Dürer Albert. Bp., 1878.; Lőcsének régiségei. Bp., 1878.; Magyarország románkori és csúcsíves stylű műemlékei. Bp., 1880.; Közép-Syria építészete. Bp., 1881.; A nagyszebeni és székesfehérvári régi templom. Bp., 1883.; A képzőművészetek fejlődése. Bp., 1906.; Válogatott képzőművészeti írások. Szerk. Tímár Árpád. Bp., 1990.
Róla szóló irodalom: Korach Regina: Henszlmann Imre művészeti elmélete. Bp., 1902.; Leffler Béla: Henszlmann Imre mint drámaíró. Irodalomtörténeti Közlemények, 1908.; Kelecsényi János: Henszlmann Imre esztétikája. Athenaeum, 1910.; Leffler Béla: Henszlmann Imre dramaturgiája és a németek. In: Philologiai dolgozatok a magyar-német érintkezésekről. Heinrich Gusztáv-Emlékkönyv. Bp., 1912.; Jánosi Béla: Henszlmann Imre és Erdélyi János aesthetikai elmélete. Budapesti Szemle, 1914.; Schauschek Árpád: Henszlmann Imre. A Kisfaludy Társaság Évlapjai, 1917-1918.; Magyar Bálint: A francia romantika, Bajza és Henszlmann. In: Irodalomtörténeti dolgozatok Császár Elemér hatvanadik születésnapjára. Bp., 1934.; Petrovics Elek: Emlékezés Henszlmann Imréről. Budapesti Szemle, 1938.; Tímár Árpád: Henszlmann Imre és a reformkori műkritika. Bp., 1964.; Zádor Anna: Henszlmann Imre emlékezete. Magyar Tudomány, 1964.; Marosi Ernő: Das romantische Zeitalter der ungarischen Kunst-geschichtsschreibung. Annales Universitatis Scientiarum Budapestinensis. Sectio Historica, 1965.; Lévárdy Ferenc: Henszlmann egyénisége. Művészettörténeti Értesítő, 1969.; Tímár Árpád: Henszlmann Imre kora építészetéről. Építés-Építészettudomány, 1974.; Henszlmann Imre kalocsai ásatása [Levelek]. Kiad. Kőhegyi Mihály - Kozák Károly. Archaeologiai Értesítő, 1975.; Henszlmann Imre halálának 100. évfordulója alkalmából tartott tudományos tanácskozás anyaga. Ars Hungarica, 1990.; Széles Klára: Henszlmann Imre művészetelmélete és kritikusi gyakorlata. Bp., 1992.
