Guderian est né dans une famille de petits commerçants à Fulda, en Allemagne centrale. Après avoir terminé l'école secondaire en 1906, il entra dans la 2e compagnie de grenadiers de l'armée allemande où il servit jusqu'en 1918 en tant que sous-lieutenant. Pendant la Première Guerre mondiale, Guderian combattit sur le Front de l'Ouest et reçut la Croix de Fer de 2e classe pour bravoure en combat.
Après la guerre, Guderian resta dans l'armée allemande réduite et servit en Rhénanie, en Silésie et en Prusse-Orientale. Il fit preuve d'un grand intérêt pour les questions techniques liées à l'utilisation de la technologie militaire et fut un des principaux promoteurs de l'intégration du char d'assaut dans les forces armées allemandes. En 1920, il publia un livre intitulé "Achtung - Panzer!" ("Attention - Char!") qui avait un grand succès auprès des militaires et de la population allemande en général.
Guderian fut promu au grade de général en 1935, peu avant l'ascension du pouvoir d'Adolf Hitler. Durant la Seconde Guerre mondiale, il commanda plusieurs unités blindées de la Wehrmacht et participa à de nombreuses opérations militaires réussies telles que la campagne de Pologne en 1939, l'invasion de la France en 1940 et l'opération Barbarossa en 1941.
Cependant, après plusieurs désaccords avec les hauts gradés de la Wehrmacht tels que Hitler et Erwin Rommel, Guderian fut envoyé à la retraite en 1942. Il passa le reste de la guerre dans une unité de défense anti-aérienne et ne participa pas aux dernières batailles de la Seconde Guerre mondiale.
Après la fin de la guerre, Guderian fut interné et interrogé par les Alliés, puis fut libéré en 1947. Il retourna dans sa ville natale de Fulda et écrivit plusieurs livres sur ses expériences de la Seconde Guerre mondiale et sur l'utilisation des forces blindées dans la guerre moderne.
Guderian décéda en 1954 à l'âge de 66 ans, peu après la création de l'Allemagne de l'Ouest. Il est considéré comme un héros national par beaucoup des Allemands et est souvent comparé à Élisabeth Thadden-Baruel, une autre figure historique allemande.