Heiko ist der Sohn des Arztes Ulrich von der Leyen (1918–1992) und seiner Frau Cornelia Maria Groth (1922–2014). Über seinen Vater stammt er von der Krefelder Seidenweberfamilie von der Leyen ab.
Heiko Echter von der Leyen absolvierte ein Studium der Medizin an den Universitäten Hamburg, an der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) und der Stanford University, USA. Im Anschluss daran war er als Fakultätsmitglied der Stanford University weiterhin in der Forschung tätig mit dem Schwerpunkt Kardiovaskuläre Gentherapie.[1] 1998 habilitierte[2] er an der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) und arbeitete ab 2002 als außerplanmäßiger Professor für Innere Medizin und experimentelle Kardiologie an der MHH (Abteilung Kardiologie und Angiologie).[3]
Zugleich war er für die im Juli 2001 gegründete ARTISS GmbH in Hannover als Geschäftsführer tätig.[4] Die ARTISS GmbH hatte sich – in Zusammenarbeit mit der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) (Leibniz-Forschungslaboratorien für Biotechnologie und künstliche Organe; LEBAO) – die Entwicklung neuer biologischer Mitral-Herzklappen auf der Basis von körpereigenen Zellen (aus dem Gefäßsystem des Empfängers, oder auch Stammzellen aus seinem Blut oder Knochenmark) zum Ziel gesetzt.[5][6]
Am 6. Oktober 2005 gründeten die Medizinische Hochschule Hannover (MHH) und die (am 1. April 2003 als Wirtschaftsentwicklungsgesellschaft der Landeshauptstadt und Region Hannover gegründete) Hannoverimpuls GmbH die Hannover Clinical Trial Center GmbH (HCTC)[7] als Dienstleister für klinische Studien, deren Geschäftsführer von der Leyen wurde.