Gustav Heinemann wurde am 23. Juli 1899 in Schwelm in Westfalen geboren. Am Ersten Weltkrieg nahm er aufgrund einer Grippeerkrankung nur wenige Wochen teil. Anschließend studierte er in Marburg und anderen Städten Rechtswissenschaften, Volkswirtschaft und Geschichte und promovierte zum Dr. rer. pol. und zum Dr. jur.. Er arbeitete als Justitiar und Prokurist bei den Rheinischen Stahlwerken Essen, deren stellvertretendes Vorstandsmitglied er wurde.
Unter dem Einfluss seiner Frau Hilda entwickelte er großes Interesse an der Religion. Während des Nationalsozialismus gehörte er der Bekennenden Kirche an (eine Untergruppe der evangelischen Kirche, die den Machtanspruch des Nationalsozialismus nicht akzeptierte). Unter anderem war er Mitglied des Rats der Evangelischen Kirche in Deutschland (EKD) und Präses der Gesamtdeutschen Synode.
Schon als Student engagierte sich Heinemann in den Studentengruppen der Deutschen Demokratischen Partei. Nach dem Krieg war er ehrenamtlicher Oberbürgermeister von Essen für den Landesverband der CDU, den er mitbegründet hatte, dann auch Justizminister von Nordrhein-Westfalen. 1949 legte er das Bürgermeisteramt nieder und wurde Bundesinnenminister.
Nach einem Jahr trat er jedoch zurück, weil er nicht akzeptieren wollte, dass Bundeskanzler Adenauer den Westmächten ohne Absprache ein deutsches Kontingent für eine europäische Armee angeboten hatte. In der "Notgemeinschaft für den Frieden Europas" sammelte Heinemann Gegner der Remilitarisierung um sich, die aus seiner Sicht eine Gefahr für die Wiedervereinigung darstellte. Er trat aus der CDU aus und gründete die "Gesamtdeutsche Volkspartei", die sich jedoch 1957 wieder auflöste. Heinemann trat daraufhin der SPD bei, für die er auch im Bundestag saß. 1950 gründete er eine gemeinschaftliche Anwaltspraxis. In der Großen Koalition war er Bundesjustizminister.
1969 wurde Gustav Heinemann zum Bundespräsidenten gewählt. Als eines seiner wichtigsten Anliegen bezeichnete er die Überwindung der Untertänigkeit und die Erziehung der Deutschen zu mündigen Menschen mit bürgerlichem Handeln und Verhalten, die sich aktiv für die freiheitliche Demokratie, die Rechtsstaatlichkeit und soziale Gerechtigkeit einsetzen sollten.
In einem Interview sagte er, er wolle lieber ein "Bürgerpräsident" sein als ein "Staatspräsident". In diesem Sinne führte er die Tradition ein, zu Neujahrsempfängen auch einfache Bürger einzuladen. Außenpolitisch lagen ihm die Aussöhnung mit den europäischen Nachbarländern und die Förderung des Friedens in Europa am Herzen.
Ohne sich in die Tagespolitik einzuschalten, befürwortete er deshalb die Ostpolitik der SPD-FDP-Koalition.
Nach seiner Amtszeit kehrte Heinemann wieder nach Essen zurück, nahm aber bis zu seinem Tod am 7. Juli 1976 auch aktiv Anteil am politischen Geschehen.
Gustav Heinemann war evangelisch. 1926 heiratete er Hilda Ordemann aus Bremen. Aus der Ehe gingen vier Kinder hervor.