Estudià a Canterbury, Cambridge i Pàdua. Es féu famós amb el llibre Exercitatio anatomica de motu cordis et sanguinis in animalibus (Frankfurt, 1628), on descriví per primera vegada la circulació major de la sang. Carles I el nomenà metge de la cambra reial i l’uní al seu destí atzarós fins que, el 1646, Harvey pogué tornar a Londres. El 1651 publicà el resultat de les seves investigacions embriològiques, Exercitationes de generatione animalium. Malgrat les aportacions anteriors de Servet i Cesalpino, hom li reconeix la prioritat en el descobriment del moviment circular de la sang.