De in de Noorse havenstad Larvik geboren Heyerdahl was student zoölogie, toen hij in 1937 met zijn vrouw Liv in Polynesië aankwam. Nadat hij zich had ingeleefd in de zeden en gewoonten van de Polynesiërs, vertrok hij voor een jaar naar het afgelegen eiland Fatuhiva. Daar bestudeerde hij onder meer het dierenleven en begon hij zich af te vragen, hoe de bewoners van Polynesië ooit op de eilanden terecht waren gekomen. Door de eeuwige oostenwinden en de stroming van de zee verloor hij zijn geloof in de opvatting van wetenschappers dat de eilanden waren ontdekt door nog onbekende reizigers uit het zuidoosten van Azië. Hij redeneerde dat de bewoners van de eilanden uit Latijns-Amerika waren gekomen.

In 1941 publiceerde Heyerdahl zijn opvattingen. Polynesië zou in twee golven zijn ontdekt. De ene groep kwam met balsavlotten uit Peru en van het Paaseiland naar Polynesië. De andere was uit het westen van het huidige Canada vertrokken met bestemming Hawaii. In zijn 800 pagina’s tellende boek American Indians in the Pacific (1952) werkte hij deze ideeën uit.

Heyerdahl verliet in 1947 met de Kon-Tiki de Peruaanse stad Callio voor een tocht naar Polynesië. Het vlot was gebouwd naar het voorbeeld van de vaartuigen van de Inca’s en genoemd naar een Polynesische godheid. Na een tocht van 101 dagen kwam hij in Polynesië aan. Hoewel de officiële wetenschap sceptisch bleef, toonde Heyerdahl aan dat de exploratie van de eilanden vanuit Latijns-Amerika mogelijk was. Voor een documentaire over zijn reis kreeg hij in 1952 een Oscar. De Kon-Tiki kreeg een plaats in een door hemzelf gebouwd museum in Oslo.

Na expedities naar de Galapagos-eilanden (1952) en het Paaseiland (1955-1956) ondernam de Noor in mei 1969 een soortgelijke expeditie als die met de Kon-Tiki. Met een uit 12 ton papyrusstengels vervaardigde boot van 18 bij 5 meter, die hij naar de Egyptische god Ra noemde, wilde Heyerdahl nagaan, of zeevaarders uit het oude Egypte naar Amerika konden zijn overgestoken. Vanuit de nu in Marokko gelegen vroegere Phoenicische havenstad Safi vertrok hij met een zevenkoppige bemanning in de richting van Amerika. Na 56 dagen kwam door stormen een einde aan de tocht, ongeveer een week varen van het eiland Barbados.

Heyerdahl wilde van opgeven niet weten. Op 17 mei 1970 vertrok hij met een nieuwe papyrusboot, de Ra II, opnieuw uit Safi. Na 57 dagen kwam hij in Barbados aan. De officiële wetenschap bleef desondanks zijn twijfels houden.

De jaren erna ondernam Heyerdahl nog verscheidene tochten, waaronder in de jaren tachtig drie naar de Malediven, waar hij resten van een oude cultuur ontdekte.

Heyerdahl woonde vanaf 1959 bij Alassio aan de Italiaanse Riviera. Later verhuisde hij met zijn derde vrouw, Jacqueline Beer, naar Tenerife. Vorig jaar werd daar bij hem kanker geconstateerd. De laatste dagen van zijn leven bracht hij door in Colla Micheri bij Alassio in Noord-Italië. Het was zijn wens om daar te sterven.