Es graduà en fotografia al Rochester Institute of Technology i estudià, a més, comunicació, història de l’art i disseny. Explorador de les fronteres de la fotografia, experimentà amb múltiples positivacions, imatges en negatiu i altres tècniques per a elaborar la seva mitologia personal. Les seves imatges són formades per elements dispars —nus, arbres voladors, boires, objectes reflectits en masses d’aigua, detalls de plantes, etc.— situats de tal manera que ressalten l’ambigüitat dels conceptes espai i escala. Per a Uelsmann, el laboratori fou un taller de recerca visual. Els seus treballs s’exposaren, entre d’altres, al Philadelphia Museum of Art, al San Francisco Museum of Art i a la Witkin Gallery de Nova York. Des del 1964, i fins que es retirà (1998), fou professor a la Universitat de Florida.
De les seves publicacions destaquen Uelsmann. Process and Perception. Photographs and Commentary (1985), Jerry Uelsmann. Photo Synthesis (1992), Uelsmann/Yosemite. Photographs (1996) i Other Realities (2005).