Federico Heinlein Funcke nació el 25 de enero de 1912 en la ciudad alemana de Berlín. Su infancia transcurrió entre Alemania y Argentina, país en el cual terminó la educación escolar y comenzó sus estudios de música, que prosiguió en su natal Alemania. Entre la poesía y la música, sus dos grandes pasiones, se decidió por la última.

Al comenzar la Segunda Guerra Mundial, a fines de los años treinta, Heinlein regresó a Buenos Aires. Casado, en 1933, con una mujer argentina con quien tuvo una hija, trabajó como pianista acompañante en el Teatro Colón de esa ciudad. Ahí conoció a los directores de orquesta Fritz Busch y Erich Kleiber, de quienes fue asistente y traductor entre 1935 y 1940. Cuando Kleiber vino a Chile junto a su familia en 1940 a dirigir la naciente orquesta sinfónica, Heinlein, ya separado, se vino con los Kleiber a Chile a la edad de 28 años. Junto con Fritz Busch, las señoras Cora Bindhoff, una de las principales gestoras de la educación musical del país, y Elisa Bindhoff, esposa de André Breton, lo convencieron de que había mucho por hacer en la música chilena.

A su llegada a Chile, conoció a Inés Santander, quien lo acompañó hasta sus últimos días. Vivió más de diez años en Viña del Mar dando clases de piano y oficiando como pianista acompañante.

En 1952 llegó a Santiago, donde inició su carrera docente. Desde su llegada a la capital comenzó a hacer crítica musical en periódicos y diversos medios especializados, labor que lo llevó a formar parte del Círculo de Críticos de Arte desde 1957.

A partir de 1950 se hizo conocida su obra musical como compositor, que hasta entonces había permanecido en reserva. Se sucedieron muchos estrenos y encargos por parte de diversas instituciones, trabajos que dieron forma a un catálogo que rodea las cincuenta obras. Fue miembro de la Asociación Nacional de Compositores (ANC) desde 1952, en representación de la cual viajó a diversos países.

En 1960 le fue otorgada la nacionalidad chilena. Recibió, entre otros, el Premio Nacional de Música en 1986, año en el que coincidieron varios homenajes para el compositor. Otro reconocimiento que se le entregó fue la Orden al Mérito Docente y Cultural Gabriela Mistral, en 1985.

Desde 1989, a sus 77 años, y reemplazando a Domingo Santa Cruz a su muerte, fue miembro de número de la Academia Nacional de Bellas Artes, institución que él llamaba "el Senado de la Cultura" ("Federico Heinlein: los medios de comunicación deberían favorecer auge de la crítica de arte". El Mercurio, 27 de abril de 1989, C12).

Falleció el 24 de marzo de 1999 en Santiago.