Er war der Sohn eines jüdischen Kaufmanns. Sein Studium der Staats- und Rechtswissenschaften konnte er 1903 mit dem Referendarexamen abschließen. Aufgrund seiner jüdischen Herkunft und der Mitgliedschaft in der SPD (ab 1898) wurden ihm jedoch die Fortsetzung des Studiums sowie die Übernahme in den Staatsdienst verweigert. Er wurde Parlamentsberichterstatter für die sozialdemokratische Presse. Von 1909 bis 1917 war er als Chefredakteur der „Volksstimme“ Chemnitz, 1919 bis 1933 als Redakteur des „Vorwärts“ tätig. In den Jahren 1928 bis 1933 gab Heilmann die Wochenschrift „Das Freie Wort – Sozialdemokratisches Diskussions-Organ“ heraus. 1919/20 war er Mitglied der Stadtverordnetenversammlung Charlottenburg, 1919 bis 1933 Mitglied des Preußischen Landtages, 1928 bis 1933 Reichstagsabgeordneter. Im Juni 1933 wurde Heilmann in Berlin festgenommen. Er kam in das berüchtigte Columbia-Haus in Tempelhof und danach ins Zuchthaus Plötzensee. Später war er Häftling in den Konzentrationslagern Oranienburg, Esterwegen, Dachau und Buchenwald. Die Aufenthalte wurden häufig durch erneute Gestapo-Verhöre in Berlin unterbrochen. Im KZ Buchenwald wurde er nach unsäglichen Qualen ermordet. In der Kreuzberger Brachvogelstraße 5 erinnert eine Gedenktafel daran, daß Ernst Heilmann von 1921 bis 1933 dort gewohnt hat. Er erhielt auf dem Landeseigenen Waldfriedhof Stahnsdorf ein Ehrengrab.