Willem Einthoven nasceu em 21 de Maio de 1860, na ilha de Java, anteriormente parte das Índias orientais holandesas e agora para a Indonésia. Ele era o filho mais velho de Jacob Einthoven e Louise M. M. C. de Vogel. Quando Willem Einthoven tinha apenas 6 anos, seu pai morreu. Sua mãe mudou a família, incluindo o jovem Einthoven e seus cinco irmãos, para Utrecht, Holanda, alguns anos depois. Aos 18 anos, Einthoven entrou na Universidade de lá, com a intenção de estudar medicina como seu pai, que tinha sido tanto um médico quanto um oficial médico militar. Einthoven foi um estudante excepcional e recebeu seu doutorado em 1885 depois de completar uma tese sobre estereoscopia.Einthoven aceitou uma posição como professor de fisiologia na Universidade de Leiden em 1886, e no mesmo ano casou-se com sua prima Frédérique Jeanne Louise de Vogel, com quem teria quatro filhos. Seus interesses profissionais eram focados em óptica, respiração e coração. Por volta de 1889, Einthoven participou do Primeiro Congresso Internacional de fisiologistas, onde viu o fisiologista Britânico Augustus Waller demonstrar o uso de um eletrômetro capilar Lippmann para registrar a atividade elétrica do coração. O eletrômetro capilar registrou variações potenciais, mas devido ao seu longo tempo de ajuste, as medições feitas pelo dispositivo não refletiram diretamente o tempo de alterações potenciais no músculo cardíaco pulsante. Einthoven realizou uma análise do eletrômetro e das curvas que produziu, resultando em sua formulação de um meio de corrigir os resultados do instrumento, a fim de obter um registro preciso do ciclo cardíaco. Utilizando este método, em 1895 Einthoven identificou cinco desvios da corrente elétrica que aparecem em um eletrocardiograma, que ele percebeu que correspondeu a variações em impulsos elétricos em determinados pontos durante o ciclo cardíaco e que ele designado, P, Q, R, S e T.Apesar desta conquista, Einthoven percebeu que para avaliações médicas regulares de humanos o eletrômetro capilar era impraticável devido ao tempo envolvido no cálculo de correções. Ele começou a desenvolver um novo instrumento, que seria capaz de gravar directamente potenciais variações com o tempo, resultando em Einthoven de seqüência do galvanômetro, que ele inventou, em 1901. O dispositivo era similar em muitos aspectos aos galvanómetros de corda já em uso para amplificar os sinais transmitidos através de cabos submarinos de longa distância, mas era muito mais sensível. O galvanómetro de Einthoven empregava uma fina corda de quartzo balanceada verticalmente entre os dois pólos de um íman, de modo que era deflectida sempre que ocorria uma variação no potencial eléctrico. As deflexões podem ser amplificadas e gravadas fotograficamente ou diretamente traçadas em papel. Einthoven testou o novo instrumento e analisou os resultados obtidos ao longo de muitos anos, a fim de garantir a sua precisão e praticidade para o trabalho médico. O instrumento foi um elemento chave em sua invenção do eletrocardiógrafo em 1903.
Einthoven publicou a primeira descrição detalhada de seu galvanômetro em 1909, e o interesse no dispositivo foi substancial. Até então, Einthoven já havia confirmado que a representação gráfica que obteve de seu trabalho corrigido com o eletrômetro capilar era quase idêntica às ondas elétricas mostradas por seu galvanômetro, confirmando que ele havia descoberto uma maneira de produzir um eletrocardiograma verdadeiro. Einthoven também já tinha descoberto que eletrocardiogramas geralmente se conformam a um tipo básico, que os indivíduos produzem seus próprios eletrocardiogramas característicos tipicamente conformes a este tipo, e que os desvios são muitas vezes associados com doenças cardíacas. Em 1906 e 1908, publicou artigos que incluíam inúmeros exemplos de eletrocardiogramas obtidos de pacientes com vários tipos de anormalidades cardíacas. Em seguida, de 1908 a 1913, redirecionou seus esforços, concentrando-se no coração saudável, a fim de melhor reconhecer os padrões de atividade elétrica que produz e, assim, desenvolver uma capacidade melhorada para detectar diferenças relacionadas com doenças dos padrões.Uma vez que os galvanómetros de Einthoven se tornaram comercialmente disponíveis, os instrumentos rapidamente começaram a aparecer em laboratórios fisiológicos e, eventualmente, na maioria dos hospitais. Isso permitiu que outros pesquisadores realizassem estudos semelhantes aos de Einthoven, aumentando muito a capacidade dos profissionais médicos para diagnosticar problemas cardíacos. Quando Thomas Lewis publicou o seu texto clássico sobre o mecanismo do batimento cardíaco, reconheceu apropriadamente a sua dívida para com Einthoven dedicando o trabalho ao fisiologista pioneiro. Médicos do coração e investigadores fisiológicos em todo o mundo continuam a dever crédito semelhante a Einthoven. Embora as modernas máquinas eletrocardiográficas tenham evoluído desde o início do século XX, elas ainda funcionam com os mesmos princípios básicos explorados por Einthoven.Recebeu o Nobel de Fisiologia ou Medicina de 1924. Durante sua aceitação da grande honra, ele modestamente reconheceu as contribuições de muitos outros que tinham ajudado a tornar o trabalho possível. Até o momento de sua morte em 1927, Einthoven, que era membro da Academia Real das Ciências dos Países Baixos, continuou como professor na Universidade de Leiden.