Генрих Вёльфлин родился в образованной швейцарской семье. Его отец был специалистом по античности и являлся одним из составителей Thesaurus Linguae Latinae — справочника-тезаруса по латинскому языку.
Вельфлин изучал историю искусств и философию в Базельском университете, Берлинском университете и Мюнхенском университете.
В 1886 году была опубликована диссертационная работа Вёльфлина (нем. Prolegomena zu einer Psychologie der Architektur). В этом же году, закончив обучение, Вельфлин отправился в Италию, а уже в 1888 году он опубликовал работу, явившуюся результатом этого двухлетнего путешествия по Италии — «Ренессанс и Барокко» (нем. Renaissance und Barock).
«Я среди историков искусства — „формалист“. Это название я принимаю как почетный титул, поскольку речь идет о том, что я всегда видел первую задачу историка искусства в анализе пластической формы…»