Schliemann začínal ako pomocník v obchode a k tomu po nociach študoval históriu a jazyky (ovládal ich okolo 20). Neskôr začal sám podnikať, bol okrem iného zástupcom firmy v Rusku.
Existencia starovekej Tróje bola považovaná za obyčajnú legendu, dejiny desaťročnej vojny medzi Trójanmi a vojskami Grékov opísal vo svojom epose Ílias Homér. Schliemann bol ale presvedčený, že dielo opisuje skutočné udalosti a rozhodol sa mesto nájsť. Opustil teda prosperujúce podnikanie a všetky sily a kapitál vložil do realizácie tohto cieľa.
V roku 1871 začal kopať na pahorku Hisarlik v severozápadnom Turecku, aby spod nánosov zeminy odkryl pozostatky kedysi slávneho starovekého mesta.

Sprevádzaný druhou manželkou, Grékyňou Sofiou, narazil v roku 1873 pod základmi jednej zo stavieb na poklad – viac ako 8800 zlatých a strieborných predmetov. Boli medzi nimi šperky, diadémy, vázy či poháre. Heinrich Schliemann sa domnieval, že ide o cennosti kráľa Priama, ktorý je v Homérovom epose označovaný za panovníka Tróje. Vedci ale nakoniec preukázali, že poklad je asi o 1000 rokov starší. Tým sa však história „Priamovho pokladu“ neskončila.
Schliemann cennosti tajne vyviezol z Osmanskej ríše a v roku 1881 daroval „nemeckému národu ako darček do večného vlastníctva“. Turecká vláda mu na to konto zakázala ďalšie výskumy a vydala na neho zatykač, na čo Schliemann reagoval útekom do Grécka. Poklad zostal v berlínskom Pergamonskom múzeu do roku 1945. Po vstupe Sovietov do mesta sa jeho veľká časť dostala do ZSSR. Až v roku 1993 Moskva potvrdila, že poklad je skutočne uložený v depozitároch Puškinovho múzea.

Schliemann napísal desať kníh, 150 denníkov a viac ako 60 000 listov v dvanástich rečiach. Zomrel 26. decembra 1890 v Neapole. Jeho telo previezli neskôr do Atén, kde bol pochovaný.
V Tróji archeológovia časom zistili, že na mieste počas dlhej histórie stálo najmenej deväť rôznych miest. „Homérsku“ Tróju potom väčšina vedcov radí do vrstvy VIIa, pochádzajúcej z doby okolo roku 1300 pred naším letopočtom.