Helmut Piirimäe sündis Uue-Põltsamaa vallas. Lõpetas 1955. aastal Tartu Riikliku Ülikooli, kus on ka alates 1956. aastast töötanud õppejõuna. Ajaloodoktor aastast 1974, professor aastast 1977, emeriitprofessor aastast 1996. 1988 Stocholmi ülikooli külalisprofessor. Uppsala ülikooli audoktor aastast 1982.
Helmut Piirimäe eestvedamisel sai taastatud kultuurisild Tartu ja Tartu sõpruslinna Uppsala vahel. Professor Piirimäel on väga suured teened Eesti haritlaskonna koolitamisel, Tartu kui ülikoolilinna ajaloo uurimisel ja propageerimisel. Suures osas just tänu tema pingutustele taastati Tartu Ülikooli ajaloo väärikus ning tähistati 1982. aastal selle 350. sünnipäeva. Avaldanud raamatud "Suur Prantsuse Revolutsioon" (1990) ja "Ülikoolilinn Pärnu" (1999). Paljude teoste kaasautor, koostaja või toimetaja. Mitmete ajaloo- ja kultuuriseltside liige.
ENSV riiklik preemia (1985). Tartu Tähe kandidaat aastast 2008.