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亥姆霍兹是德国19世纪后半叶最伟大的科学家之一，与同时代的大多数德国科学家一样，他也是一位善于严密哲学思考的科学家。由于个人天赋、时代环境和科学发展状况等方面的原因，他先后在生理学、心理学、几何学和物理学等诸多领域做过重要研究，并且在哲学领域发表过一些独创性见解，因而他的思想支脉芜杂，把握起来相当困难。
亥姆霍兹的哲学思想在其科学生涯前后时期发生了明显的变化，经历了从早期拥护康德的认识论和形而上学到逐步走向经验主义而强烈反对形而上学的变化过程。他最初受到康德的影响把物质和力视为本体论意义上的实体，并且认为它们能够从形而上学上被加以证明。后来，在法拉第等英国物理学家和其他因素的影响下，他逐渐踏上了反形而上学的道路并发展出一种经验主义认识论。此外，亥姆霍兹部分接受了费希特行动哲学的观点，这为他重视实验进而形成实验互动理论的科学方法论提供了一个思想来源。
亥姆霍兹的哲学思想之转变与他的科学研究是相互关联的。观其一生，他的职业生涯可以概括为三次学术斗争，从早期的活力论与机械论之争转到先验论与经验论之争，再到后期在电动力学研究中提倡用实验方法反对“浪漫主义”形而上学的残余。本文从反活力论、反先验论和反浪漫主义三个方面分析了亥姆霍兹的哲学思想与其科学思想、从事科学研究的动机以及研究领域的选择之间的关系。在反活力论方面，他选择肌肉和神经生理学作为研究的突破口，强有力地反击了活力论观点，从而进一步确立了生理学研究的物理学和化学基础并且最终得到了著名的能量守恒定律和神经冲动的传播速度；在反先验论方面，亥姆霍兹反驳了当时在生理光学和非欧几何学领域中长期处于主导地位的先验立场，并发展出一套基于经验主义的视觉理论和非欧几何公理化思想：在反浪漫主义方面，他从生理学转到物理学领域并把其一贯采用的实验方法引入到电动力学研究当中，强烈反抗韦伯等人的超距作用理论而力举麦克斯韦的电磁场理论，这与他的反浪漫主义思想有着不可忽略的关系。
由这些分析，本文认为亥姆霍兹的哲学思想与科学思想是紧密联系在一起的。其哲学思考指导了他的具体科学研究工作，而科学研究的成果进一步完善和深化了他的哲学思想，正是在这样一个动态过程中，亥姆霍兹的科学生涯在时间和空间上不断地向前推进。因此，要想深入理解亥姆霍兹的科学工作，就应当了解其哲学思想的变迁，反之，他的哲学思想也时时刻刻影响着他的科学工作。就此而言，亥姆霍兹是一位名副其实的“哲人科学家”。