Герман Гельмгольц внес новое и оригинальное во все области науки, которых он касался, — в физиологию, физику, химию, математику, механику, метеорологию, психологию. В каждой из этих наук он сделал блестящие открытия, которые принесли ему мировую славу. Он впервые математически обосновал закон сохранения энергии, показав его всеобщий характер; разработал термодинамическую теорию химических процессов, ввел понятия свободной и связанной энергий; заложил основы теорий вихревого движения жидкости и аномальной дисперсии; обнаружил и измерил теплообразование в мышцах, измерил скорость распространения нервного импульса. Ему принадлежат основополагающие работы в области физиологии зрения и слуха; он предложил теорию аккомодации, разработал учение о цветовом зрении; создал теорию резонанса и на ее основе — учение о слуховых ощущениях, о голосе, о музыкальных инструментах, дал анализ причин музыкальной гармонии. В число его учеников входили многие выдающиеся ученые, в том числе и русские; среди них были создатель отечественной физиологической школы И. М. Сеченов и крупнейший физик-экспериментатор П. Н. Лебедев.