Noch als Gymnasiast tritt Ernst Heilmann 1898 aus der Jüdischen Gemeinde aus und wird kurz darauf Mitglied der SPD. Wegen seiner Parteimitgliedschaft ist er nach dem ersten juristischen Staatsexamen 1903 vom Vorbereitungsdienst ausgeschlossen und arbeitet fortan als politischer Journalist und Publizist. Im Ersten Weltkrieg schwer verwundet und auf einem Auge blind, gehört er zu den Mitbegründern des Reichsbundes der Kriegsbeschädigten.

Mit Beginn der Weimarer Republik wird Ernst Heilmann Berufspolitiker. 1919 ist er Mitglied der verfassunggebenden Preußischen Landesversammlung und anschließend des Preußischen Landtages. Zudem wird er 1928 Reichstagsabgeordneter. Sowohl im Landtag als auch im Reichstag ist Heilmann antisemitischen Angriffen des rechten politischen Lagers ausgesetzt. Zugleich übt er als scharfer Redner in beiden Kammern Kritik an rechten und linken Republikgegnern und verteidigt das Reichsbanner gegen Angriffe von rechts. 1929 beruft das Reichsbanner ihn in seinen Reichsausschuss, der die Arbeit des Bundesvorstandes beratend unterstützt.

Die Gestapo nimmt den vierfachen Familienvater am 26. Juni 1933, wenige Tage nach dem Verbot der SPD, fest. Über mehrere Haftstationen wird er in eines der Konzentrationslager im Emsland gebracht, wo er schwer misshandelt wird und einen Selbstmordversuch unternimmt. 1937 bringt die Gestapo ihn in das Konzentrationslager Dachau und im September 1938 in das Konzentrationslager Buchenwald. Rund eineinhalb Jahre nach seiner Einlieferung wird Ernst Heilmann im Arrestbau des Konzentrationslagers Buchenwald mit einer Injektion getötet.