Nasceu em Berlim em 13 de julho de 1842, morreu em Berlim em 14 de setembro de 1915 e foi enterrado no cemitério de Friedrichsfelde, em Berlim.

Ele e seu irmão tiveram suas primeiras aulas de arte com seu pai. Quando menino, ele era fascinado pelo novo Jardim Zoológico de Berlim e ia lá com tanta frequência que pôde fazer amizade com Martin Lichtenstein, o fundador do zoológico, que lhe permitiu entrar em áreas que normalmente eram fechadas ao público. Essa experiência o levou a se especializar em pintura de animais. De 1857 a 1860, ele frequentou a Academia Prussiana de Artes. Mais tarde, ele fez várias viagens de estudo à Suíça, Bélgica e Holanda e passou um ano em Paris. Em 1883, ele estabeleceu uma aula de pintura de animais na Academia. Ele foi nomeado professor lá em 1887 e tornou-se membro do Senado Acadêmico. Meyerheim era amigo da família Borsig, proprietária da Borsig-Werke, empresa que fabricava locomotivas ferroviárias. Ele produziu muitas ilustrações e desenhos especialmente para eles. Uma grande atração na Grande Exposição de Arte de Berlim em 1912 foi uma série de sete imagens enormes, pintadas em cobre, que ele havia feito para os Borsigs em 1873/76. Os painéis foram chamados de "Lebensgeschichte einer Lokomotive" (História de Vida de uma Locomotiva) e foram originalmente destinados à loggia do jardim em sua casa em Alt-Moabit. Alguns painéis estão agora na posse do Museu Märkisches em Berlim-Mitte e do Deutschen Technikmuseum.