Narodil sa vo Folkestone v Anglicku, kde bol jeho otec lekárom, ktorý svojou prácou nadobudol pomerne značný majetok, takže mohol synovi umožnit štúdium na známej padovskej univerzite v severnom Taliansku. Tu ešte prekvitala tradícia znamenitej anatómie, tak ako ju vybudoval a učil skvelý belgický lekár Andreas Vesalius, ktorý bol už ako dvadssaťtriročný profesorom chirurgie a anatómie na univerzite v Pádové.
Po návrate z Talianska dostal Harvey v roku 1609 v londýnskej nemocnici sv. Bartolomeja miesto lekára. Už vtedy bol plne zaujatý problematikou dýchania a pulzu - v tom čase ešte vládla stará Galenova teória, že ľudské telo vytvára neustále novú krv ako náhradu za starú, stagnujúcu, ktorá je potom vylúčená z tela.
Velký Galenos, najslávnejší lekár antického Ríma 2. storočia, ktorý vykonal velké množstvo operácií a intenzívne študoval cievy i srdce, neprišiel nikdy na myšlienku, že by krv mohla v organizme cirkulovať. Prv, než Harvey urobil najväčší lekársky objav vtedajšej medicíny, prevládal názor, že srdce spracováva potravu a vyrába z nej novú krv a že krv zohrieva ľudské telo. O artériách sa tvrdilo, že sú naplnené vzduchom a o krvi zase, že sa pohybuje v artériách a vénach podobným spôsobom ako morský príliv a odliv, teda, že raz stúpa a potom zase klesá a odchádza z tela von.
Harveya však priviedol jeho výskum k presvedčeniu, že všetky tieto názory sú nesprávne, a že krv v tele cirkuluje, a ako prvý lekár v histórii medicíny hovorí o krvnom obehu.
Uverejniť výsledky svojich výskumov a pozorovaní vo verejnej publikácii však nebolo pre neho v tom čase jednoduchou záležitosťou, napriek tomu, že jeho kariéra prebiehala veľmi úspešne - v roku 1615 sa stal profesorom na univerzite v Londýne a o tri roky neskôr sa mu dostalo veľkej cti, sta! sa osobným lekárom anglického kráľa. Pri vtedajšom stave medicíny musel počítať nielen so závisťou a nepriazňou svojich učených kolegov, ale aj s nebezpe- čím zo strany oficiálnych kruhov, ktoré sa v stredoveku stavali nanajvýš negatívne k novým revolučným vedeckým objavom.
Nechcel teda riskovať a ohroziť svoju budúcnosť, preto si dlhý čas svoj objav ponechal len pre seba a až po viac ako desatich rokoch vyčkávania sa potom predsa len rozhodol svoje nové poznanie publikovať a uverejnil dielo "De motu cordis" - O pohybe srdca.
Táto práca sa stala jednou z najprevratnejších kníh celého lekárstva. Staré čínske pramene síce tvrdia, že už dávno pred Harveyom - asi 1500 rokov pr.n.l. - existoval jeden čínsky cisár menom Hvang Ti, ktorý vyslovil domnienku, že srdce kontroluje v tele krvný obeh, avšak tento jeho názor bol zasa zabudnutý a ignorovaný, takže do oficiálnej lekárskej vedy sa nedostal.
Harveyova veľmi silná spoločenská pozícia však nedovolila, aby ho jeho kolegovia či už ignorovali, alebo aby nejakým spôsobom dosiahli jeho potrestanie - ako to v podobných prípadoch bolo zvykom. Jediné, čo mohli, bolo to, že verejne tvrdili, že jeho názor je ťažkým omylom a zneisťovali i odraďovali jeho pacientov a skutočne už krátko po publikácii jeho knihy sa začalo v jeho praxi objavovať stále menej ľudí.
Harvey však mal podstatne viac šťastia ako väčšina iných revolucionárov myslenia a prestál ťažké časy bez väčších problémov. Netrvalo dlho a iní vedci, obzvlášť taliansky lekár Marcello Malpighi, potvrdili jeho teórie a pracovali na nich ďalej.
Vo svojej knihe Harvey popísal jednoznačne, a to po prvý raz v medicíne, že sú to artórie, ktoré vedú krv zo srdca do celého organizmu a naopak, že vény ju vedú zase k nemu naspäť. Keďže ešte nemal k dispozícii žiadny mikroskop, nemohol objaviť kapilárne cievy - najjemnejšie cievy prepájajúce najmenšie artérie s vénami - no napriek tomu správne predpokladal ich existenciu, čo sa neskôr naozaj aj potvrdilo, vďaka už spomínanému Malpighi- mu.
Pre Harveya predstavovalo srdce akýsi druh pumpy, zabezpečujúcej prevádzku krvného obehu. Svoju teóriu podložil veľmi jednoduchým, ale nanajvýš názorným matematickým výpočtom; predpokladal, že množstvo krvi, ktoré odchádza zo srdca v dôsledku jedného jeho úderu obnáša asi 57 gramov.
Nakoľko počet úderov srdca je za minútu asi 72, vynásobením oboch hodnôt dostal množstvo krvi pretláčané srdcom za minútu, a keď to prepočítal na hodinu, vyšlo mu, že srdce transportuje cez svoju aortu približne 246 kg krvi.
Už tento údaj bol jednoznačným dôkazom toho, že krv musí v tele prúdiť a kolovať, pretože táto hmotnosť ďaleko prevyšovala jej celkové množstvo v ludskom tele. Potom, keď už vedel s istotou, že jeho hypotéza bola reálnym a objektívnym faktom, začal sa venovať dlhodobým experimentom súvisiacim so všetkým, čo sa týkalo krvného obehu. V súvislosti s ním objavil Harvey aj skutočnú funkciu srdca, pretože dovtedy bola aj táto interpretovaná nesprávne.
Harvey bol veľmi všestranným lekárom, zaoberal sa aj biológiou a embryológiou.
V roku 1651 vyšla jeho vedecky veľmi hodnotná kniha "O vzniku zvierat", v ktorej odmietal - podobne ako niektorí antickí grécki vedci - preformač- nú teóriu tvrdiacu, že biologické embryá majú už v počiatočnom štádiu života exaktne to isté štrukturálne zloženie ako dospelí jedinci. Harvey bol presvedčený, že organizmus sa musí ku svojej finálnej štruktúre dopracovať až postupným vývojom v priebehu dospievania.