Artista performático, pintor, escultor e teórico. Filho do fotógrafo, pintor, professor universitário e entomologista José Oiticica Filho, irmão do pintor e arquiteto César Oiticica, Hélio Oiticica era neto de José Oiticica, importante filólogo e militante anarquista que influenciou sua formação. Por opção familiar, não frequentou escolas até os dez anos, sendo educado pela mãe. Em 1947, transferiu-se com a família para Washington (EUA), quando seu pai recebeu uma bolsa da Fundação Guggenheim. De volta ao Brasil, em 1954, iniciou estudos de arte na escola de Ivan Serpa, no Museu de Arte Moderna do Rio de Janeiro (MAM/RJ), estudo marcado pela ênfase da livre criação e experimentação. Nesse mesmo ano escreveu o primeiro de seus muitos textos sobre arte.
Entre 1955 e 1956, Hélio Oiticica fez parte do Grupo Frente de artistas concretos e, em 1959, passou a integrar a dissidência do concretismo denominada Grupo Neoconcreto, participando da II Exposição do grupo, em 1960, no Rio de Janeiro. Em 1956 tomou parte, em Montevidéu, da coletiva Pintura Brasileña Contemporánea, no Instituto de Cultura Uruguayo-Brasileño. No ano seguinte, suas obras foram apresentadas em Buenos Aires, Rosario, Lima e Santiago do Chile. Ainda em 1957, mesmo ano em que participou da Bienal de São Paulo (à qual voltou em 1965, 1977 e, com uma grande mostra de seus trabalhos, em 1998), iniciou a série de guaches sobre papel denominada Metaesquemas. A partir daí, foi trocando as obras bidimensionais pelo trabalho com o ambiente e as relações culturais, como Invenções, de 1959, que marcou sua transição da tela para o espaço ambiental. Teorizou sobre essas experiências e o trabalho de sua amiga Lygia Clark.
Em 1960, criou os primeiros Núcleos, também denominados Manifestações ambientais (em 1964) e Penetráveis, em que tanto o deslocamento do espectador quanto a movimentação dos materiais integravam a experiência. Na abertura da mostra Opinião 65, no MAM/RJ, foi expulso do museu ao protestar contra a proibição da entrada de integrantes da escola de samba Mangueira. Realizou, então, uma manifestação coletiva em frente ao museu, para a qual projetou seus Parangolés – formas esculturais que deveriam ser vestidas e movimentadas pelos sambistas. No ano seguinte participou da mostra Opinião 66 e, em 1967, da exposição Nova Objetividade Brasileira, apresentando nesta última a manifestação ambiental Tropicália. Nesse mesmo ano participou das Bienais de Paris e Tóquio. Em 1969, na Whitechapel Gallery, em Londres, ocorreu uma exposição denominada Whitechapel Experience, na qual foi apresentado o projeto Éden, organizado pelo crítico inglês Guy Brett. Ainda nesse ano, Oiticica foi artista residente na Sussex University.
Em 1970, desenvolveu o projeto Ninhos para a exposição Information, no Museu de Arte Moderna de Nova York, baseado em células de experiência comunitária. Também em 1970, recebeu uma bolsa da Fundação Guggenheim e passou a viver em Nova York. Em 1971, realizou a exposição individual Rhodislândia: Contact, na Rhode Island University e, em 1972, participou do evento coletivo Latin American Fair of Opinion, na Saint Clement’s Church de Nova York. Nesse período fez experiências com filmes em super-8, como Agripina é Roma Manhattan, entre dezenas de projetos ambientais. Em 1977, suas obras estiveram na exposição Projeto Construtivo Brasileiro na Arte: 1950-1962, no MAM/RJ.
Oiticica retornou ao Brasil em 1978, quando dedicou-se a alguns eventos coletivos, como o Mitos Vadios, em São Paulo, ou Homenagem a Mário Pedrosa, em 1980, na Galeria Jean Boghici, Rio de Janeiro. Após seu falecimento, foi criado, em 1981, no Rio de Janeiro, o Projeto Hélio Oiticica, destinado a preservar, analisar e divulgar sua obra. Entre 1992 e 1997, o Projeto levou a efeito uma grande mostra retrospectiva, apresentada em Roterdã, Paris, Barcelona, Lisboa, Mineápolis e Rio de Janeiro. Em 1996, a Secretaria Municipal de Cultura do Rio de Janeiro criou o Centro de Artes Hélio Oiticica, abrigando e divulgando o acervo do artista.