W 1853 Hoyer podjął studia na Wydziale Lekarskim Uniwersytetu Wrocławskiego, gdzie dwa lata później uzyskał stopień kandydata medycyny i chirurgii. W 1857 w berlińskim uniwersytecie bronił pracy O budowie błony śluzowej nosa, dzięki której otrzymał stopień doktora medycyny i chirurgii. Po sukcesie naukowym Hoyer musiał jednak dopełnić i innego obowiązku, tj. odbyć roczną służbę w wojsku.
Pragnienie kontynuowania pracy naukowej było silniejsze od tradycji rodzinnej. Henryk nie wrócił do Inowrocławia. Wyjechał do Wrocławia, gdzie od 1858 był asystentem wielkiego anatoma, embriologa i fizjologa Karola Bogusława Reicherta. Profesor zachwycił się młodym pracownikiem, docenił jego sumienność, pracowitość, a przede wszystkim zapał, z jakim Hoyer podchodził do badań.{rdaddphp file=reklama.php} Polecony przez Reicherta władzom Akademii Medyko-Chirurgicznej w Warszawie, Hoyer od października 1859 został adiunktem Katedry Fizjologii i Histologii, a od 1860 profesorem nadzwyczajnym tej uczelni. Niedługo po tym Akademia przyłączona została do Szkoły Głównej. W niej w 1862 Hoyer uzyskał tytuł profesora zwyczajnego histologii i embriologii.
Od tej chwili w życiu badacza nastąpił pracowity, lecz efektywny, trwający ponad 40 lat, okres działalności dydaktycznej i naukowej. Prowadził wykłady z histologii, fizjologii, embriologii i anatomii porównawczej. Kładł szczególny nacisk na badania mikroskopowe. Spędzając nad nimi długie godziny, z czasem stał się jednym z najwybitniejszych ich znawców w Polsce.
Momentem dramatycznym w jego życiu naukowym stała się likwidacja Szkoły Głównej w 1869, w wyniku której Hoyer utracił swój tytuł naukowy i musiał ponownie przystąpić do obrony doktoratu. Tym razem rozprawa opisywała nerwy rogówki, a rzecz rozgrywała się w Uniwersytecie Kijowskim. Po zdanym egzaminie Hoyer ponownie został kierownikiem Katedry Histologii, Embriologii i Anatomii Porównawczej, z tym że teraz uczelnia nosiła nazwę Carskiego Uniwersytetu Warszawskiego i wykłady musiały być prowadzone po rosyjsku. Dla Hoyera ważne było to, by mógł uczyć polską młodzież, wprowadzać do ówczesnej medycyny polskiej nowe idee czy dyscypliny, np. bakteriologię.
Henryk Hoyer jest autorem ponad 100 prac napisanych w języku polskim, niemieckim i rosyjskim. Wyniki jego doświadczeń i obserwacji często miały charakter rewolucyjny, np. w pracy O bezpośrednich połączeniach pomiędzy tętnicami i żyłami (1873) opisał połączenia, nazwane potem od jego nazwiska kłębkami Hoyera, umożliwiające przepływ tętniczo-żylny krwi z pominięciem naczyń włoskowatych. W Krytycznym poglądzie na darwinizm (1876) postawił dość rzadką w owych czasach tezę, iż teoria ewolucji nie wyklucza wiary w Boga, ponieważ nie ma w niej żadnego dowodu kwestionującego Jego istnienie.
Dziełem, które przyniosło mu największy rozgłos, okazał się pierwszy polski podręcznik histologii człowieka - Histologia ciała ludzkiego (1862), w którym Hoyer posłużył się nowoczesną terminologią z tej dziedziny. Wiele pojęć stworzonych przez badacza zachowało się w słowniku medycyny do dziś.
Henryk Hoyer stworzył tzw. warszawską szkołę biologiczną, w skład której wchodziło ok. 60 badaczy. Zajmowali się pracami m.in. z dziedziny anatomii mikroskopowej, histologii i cytologii. Do najważniejszych uczniów zaliczają się m.in. J. Nusbaum-Hilarowicz, J. Kisielski, E. Strasburger.
Z biegiem lat Hoyer stał się motorem życia środowiska lekarzy i przyrodników w Warszawie. Był pięciokrotnie prezesem Warszawskiego Towarzystwa Lekarskiego, a także redaktorem naczelnym "Tygodnika Lekarskiego" (1867-68), współpracował m.in.: z "Gazetą Lekarską" oraz "Krytyką Lekarską" i z czasopismami niemieckimi: "Biologische Zentralblatt" czy "International Monatschrift für Anatomie und Histologie".
Z powodu słabnącego wzroku pod koniec lat 90. Hoyer wycofał się z aktywnego życia akademickiego. Zmarł na gruźlicę 3 lipca 1907 r., został pochowany na warszawskim cmentarzu ewangelicko-augsburskim.
