Родился в 1859 году в семье офицера. В 1876—1878 годах путешествовал по Ближнему Востоку и Западной Европе. Учился живописи в Париже. Впечатления от путешествий нашли отражение в стихах первого лирического сборника «Годы путешествий» (1888, «Vallfart och vandrings?r»). Поэтический дебют поставил его во главе неоромантизма шведской литературы. В тематике его стихов много восточной экзотики, настроения преимущественно гедонистические. В 1889 году выступил с небольшим критическим трактатом «Ренесанс» («Ren?ssans»), в котором полемично отстаивал свободу творчества художника, культ красоты, выступал против натурализма, который тогда был очень популярен среди европейский литераторов.
В 1880—1892 годах по большей части проживал в Швейцарии. В 1912 году Хейденстам был принят в члены Шведской академии.