Willem Einthoven született május 21, 1860, a sziget Java, korábban része a holland Kelet-Indiában, és most Indonézia. Ő volt Jacob Einthoven és Louise M. M. C. de Vogel legidősebb fia. Amikor Willem Einthoven csak 6 éves volt, apja meghalt. Édesanyja néhány évvel később a családot, köztük a fiatal Einthoven-t és öt testvérét a hollandiai Utrechtbe költöztette. 18 éves korában Einthoven belépett az ottani egyetemre, orvostudományt akart tanulni, mint apja, aki mind orvos, mind katonai orvos volt. Einthoven kivételes hallgató volt, doktori fokozatát 1885-ben szerezte meg, miután befejezte a sztereoszkópiáról szóló disszertációt.
Einthoven 1886-ban elfogadta a Leideni Egyetem fiziológiaprofesszorának állását, és ugyanebben az évben feleségül vette unokatestvérét, Jeanne Louise de Vogelt, akitől négy gyermeke született. Szakmai érdeklődése az optikára, a légzésre és a szívre összpontosult. 1889 körül Einthoven részt vett a fiziológusok első nemzetközi kongresszusán, ahol látta, hogy Augustus Waller Brit fiziológus bemutatja a Lippmann kapilláris elektrométer a szív elektromos aktivitásának rögzítésére. A kapilláris elektrométer potenciális változásokat rögzített, de hosszú beállítási ideje miatt a készülék által végzett mérések nem tükrözték közvetlenül a dobogó szívizom lehetséges változásainak időzítését. Einthoven vállalta, hogy elemzi az elektrométert és az általa előállított görbéket, aminek eredményeként megfogalmazta a műszer eredményeinek korrekcióját annak érdekében, hogy pontos nyilvántartást kapjon a szívciklusról. E módszer alkalmazásával 1895-ben Einthoven öt elektromos áram eltérést azonosított, amelyek az elektrokardiogramon jelennek meg, amelyek felismerték, hogy megfelelnek az elektromos impulzusok változásainak a szívciklus bizonyos pontjain, és amelyeket P, Q, R, S és T.
ezen eredmény ellenére Einthoven rájött, hogy az emberek rendszeres orvosi értékeléséhez a kapilláris elektrométer nem volt praktikus a korrekciók kiszámításához szükséges idő miatt. Elkezdett kifejleszteni egy új eszközt, amely képes lenne közvetlenül rögzíteni a potenciális variációkat az idővel, aminek eredményeként Einthoven húr galvanométere lett, amelyet 1901-ben talált ki. Az eszköz sok tekintetben hasonló volt a húros galvanométerekhez, amelyeket már használtak a távolsági tengeralattjáró kábeleken továbbított jelek erősítésére, de sokkal érzékenyebb volt. Az Einthoven galvanométer finom kvarcszálat alkalmazott függőlegesen kiegyensúlyozva a mágnes két pólusa között, így az elhajlott, amikor az elektromos potenciál változása bekövetkezett. Az elhajlások felerősíthetők és fényképesen rögzíthetők, vagy közvetlenül nyomon követhetők papíron. Einthoven tesztelte az új műszert, és elemezte az évek során elért eredményeket annak érdekében, hogy biztosítsa annak pontosságát és praktikusságát az orvosi munkában. A műszer kulcseleme volt az elektrokardiográf 1903-as feltalálásában.
Einthoven 1909-ben publikálta galvanométerének első részletes leírását, és az eszköz iránti érdeklődés jelentős volt. Addigra Einthoven már megerősítette, hogy a kapilláris elektrométerrel korrigált munkájából kapott grafikus ábrázolás majdnem megegyezik a galvanométer által mutatott elektromos hullámformákkal, megerősítve, hogy felfedezte a valódi elektrokardiogram előállításának módját. Einthoven azt is megállapította, hogy az elektrokardiogramok általában megfelelnek egy alaptípusnak, hogy az egyének saját jellegzetes elektrokardiogramjaikat állítják elő, amelyek jellemzően megfelelnek ennek a típusnak, és hogy az eltérések gyakran összefüggenek a szívbetegséggel. 1906-ban és 1908-ban publikálta a papírokat, amelyek számos példát tartalmaztak az elektrokardiogramokra, amelyeket különféle szívbetegségekben szenvedő betegektől kaptak. Ezután 1908-tól 1913-ig átirányította erőfeszítéseit, az egészséges szívre összpontosítva annak érdekében, hogy jobban felismerje az általa előállított elektromos aktivitási mintákat, és ezáltal jobb képességet fejlesszen ki a betegségekkel kapcsolatos különbségek kimutatására.
amint Einthoven galvanométerei kereskedelmi forgalomba kerültek, a műszerek gyorsan megjelentek a fiziológiai laboratóriumokban és végül a legtöbb kórházban. Ez lehetővé tette más kutatók számára, hogy az Einthovenhez hasonló vizsgálatokat végezzenek, jelentősen növelve az egészségügyi szakemberek képességét a szívproblémák diagnosztizálására. Amikor Thomas Lewis közzétette klasszikus szövegét a szívverés mechanizmusáról, találóan elismerte Einthoven iránti adósságát azzal, hogy a munkát az úttörő fiziológusnak szentelte. A szívorvosok és a fiziológiai kutatók világszerte továbbra is hasonló elismeréssel tartoznak Einthovennek. Bár a modern elektrokardiográf gépek a 20.század eleje óta fejlődtek, továbbra is ugyanazon alapelveken működnek, amelyeket Einthoven kihasznált.
az elektrokardiogram mechanizmusának felfedezéséért Einthoven 1924-ben elnyerte a fiziológiai vagy orvostudományi Nobel-díjat. A nagy megtiszteltetés elfogadása során szerényen elismerte sokan mások hozzájárulását, akik segítettek a munka lehetővé tételében. 1927-ben bekövetkezett haláláig Einthoven, aki a Holland Királyi Tudományos Akadémia tagja volt, professzorként folytatta a Leideni Egyetem.