İstanbul Davutpaşa'da dünyaya geldi (17 Şubat). Babası Mustafa Enver Bey, 1861 yılında Bulgaristan Tırnova şehrinde doğmuş, 1878 Osmanlı-Rus Harbi (93 Harbi) sonucu başlayan "büyük göç'le İstanbul'a gelmiş, Posta-Telgraf İdaresi'nde görev yapmış, İstanbul'da vefat etmiştir (1909). Annesi Safiye Rukiye Hanım, XIX. yüzyılın önde gelen hattatlarından Kastamonulu Mehmed Şevki Efendi'nin kızıdır.

Süheyl Ünver'in çocukluğu, gençlik yılları ve sonrası 1934 yılına kadar dedesi Şevki Efendi'nin bir sanat ocağı keyfiyetinde olan Davutpaşa'daki konağında geçti. Erken yaşlarda sanata açılan dünyası, bu konakta yaşadıklarıyla şekillenmeye başladı. Konakta aile üyeleri arasında bir iş bölümü vardı. Kâğıtların âharlanması, kalemlerin açılması, mürekkebin hazırlanması, güzel yazının kâğıda dökülmesi ve tezhibinin yapılması bu sanat ocağında gerçekleşmekteydi. Aile üyelerinin ev içinde üstlendikleri görev dağılımı, onun yetişmesinde sağlıklı bir zemin oluşturdu.

Okul çağına ulaştığında, ilk hocası babası oldu. Ondan din dersleri, hesap, hat ve belagat dersleri aldı. Daha sonra Çarşıkapı'da özel bir okul olan Menbaulirfan'a, rüştiye tahsilini takiben de Mercan İdâdîsi'ne gitti. Son sınıfta iken Mercan İdâdîsi'nin tamirata alınmasıyla, Vefa İdâdîsi'ne nakli yapıldı. Burada sınıf arkadaşları Ekrem Hakkı Ayverdi, Hasan Âli Yücel, Ali Nihat Tarlan, Sıddık Sami Onar, Elif Naci ile başlayan dostluklarını ömür boyu devam ettirdi. İdâdî tahsilinin sonrasında, yüksek tahsil için kaydını Mekteb-i Tıbbiye'ye yaptırdı. Tıp tahsilinin ilk yılında I. Dünya Harbi başladı. Bilhassa Çanakkale harbinin bütün şiddetiyle devam ettiği bazı günlerde dersler tatil edildiğinden okul kapalı olurdu. Bu boşluktan istifade ile Karacaahmet Mezarlığı'na gider, oradaki kabir taşlarını tetkik ederek notlar alırdı. Bazan da resimde hocası Üsküdarlı Hoca Ali Rızâ Bey'le birlikte resim yapmaya çıkarlar, hususiyle İstanbul'un resimlerini yaparlardı. Yaptığı resimler, Boğaziçi'nin tabii güzellikleriyle, tarihî köşe taşları, düz damlı bodur minareli mescitler, çeşmeler veya ahşap evlerle bezeli bir sokak olurdu. Nisan-mayıs aylarında, Boğaziçi'ne başka bir güzellik katan erguvanları keşfedişi de bu yıllara rastlar. Bu sırada yaptığı resimlerle daha sonra "erguvan bayramı"nın da temsilcisi olacaktır.

Tıp Fakültesi son sınıfında iken, 1919-1920 yıllarında, iki özel okulda Şemsülmekâtip ve Mekteb-i Güzîn'de, hüsnühat ve musâhabât-ı ahlâkiye hocalıklarında bulundu. Diğer taraftan Medresetü'l-hattâtîn'e devam etti. Bu sanat ocağında, dönemin kayda değer sanatkârlarını tanıdı, oradaki hattat, müzehhip ve ebruzenlerden dersler aldı. Buradaki çalışmalarıyla, tezhip ve ebrudan icazet aldı. Tasavvufa duyduğu yakın ilgi ile zamanın güzide şahsiyetlerinden, Balıkesirli Abdülaziz Mecdi Efendi'nin sohbetlerinde bulundu. Mecdi Efendi'nin şairliğinin tesirinde kaldı ve aruz kalıplarını kullanarak şiirler yazmaya başladı. Bir "Dîvân-ı Süheylî" oluşturacak çapta eserler verdi.

İstanbul Dârülfünunu Tıp Fakültesi'nden mezuniyetini müteakip (1920), hekimlik çalışmalarına, ilk olarak Yenibahçe'de Bezmiâlem Vâlide Sultan Gurebâ-yı Müslimîn Hastanesi'nde cildiye ve efrenci kliniğinde asistan olarak başladı. Ayrıca buradaki görevine ek olarak, 1923 yılında Dârülhilâfeti'l-aliyye medreseleri tabipliğinde bulundu. 1924'te İstanbul Şehremaneti Haseki Nisâ Hastanesi'nde dahiliye ve intâniye servisleri asistanlığına tayin olundu. Haseki Hastanesi'nde, dönemin ünlü hekimlerinden Âkil Muhtar Bey'le (Özden) çalıştı. Ek bir görev olarak da 1925'te Mekteb-i Sanâyi (Sultanahmet Erkek Sanat Okulu) hekimliğini üstlendi. Buradaki hekimlik görevi sürerken, sanat okulu öğrencilerine "sınâî hıfzıssıhha" derslerini de verdi. 1927 yılında iki yıllığına Paris'e gönderildi. Paris Pitié Hastanesi'nde, yabancı asistan olarak klinik çalışmalarına katıldı. Bu sırada Bibliotheque National'in Şark Yazmaları Bölümü'nde, Türk sanat tarihiyle alakalı yazma eserleri tetkik etti. Türkiye'ye dönüşüyle birlikte sınavla İstanbul Dârülfünunu Tıp Fakültesi farmakodinami müderris muavinliğine atandı (1930). Bu görevini 1933 yılı ortalarına kadar sürdürdü. 1933 yılı Üniversite Reformu ile yeniden yapılanan İstanbul Üniversitesi Tıp Fakültesi'nde kendisi tarafından ilk defa ihdas edilen Türk Tıp Tarihi ve Tıbbî Deontoloji Kürsüsü'nün başına geçti. Ayrıca tıp tarihi ve deontoloji derslerini Tıp Fakültesi müfredat programına aldırdı. Kürsü faaliyetleri dışında, "Türk Tıp Tarihi Enstitüsü ve Kütüphanesi"ni kurdu. Buraya kendi arşivini ve kitaplarını vakfetti. Ayrıca Türk tıp tarihi merkezli araştırmaların yayımlanması için Türk Tıp Tarihi Arkivi'nin düzenli bir şekilde yayınlanmasını gerçekleştirdi. Bu doğrultudaki çabalarına ek olarak, Türk tıp tarihi ile alakalı Arapça ve Farsça eserlerin tercümelerinin yapılmasını sağladı. Uluslararası tıp tarihi kongrelerine hazırladığı tebliğlerle katıldı. Yugoslavya'da Hippokrates Tıp Tarihi Cemiyeti azalığına seçildi. 1939'da Türk Tıp Tarihi Kurumu'nun kurulmasına öncülük etti. Epey zamandır, bir Türk tıp tarihi ansiklopedisinin hazırlıkları üzerinde çalışmaktaydı. Ancak bu proje hayat bulamadı. 1933 yılında kaleme aldığı Selçuklu Tababeti başlıklı çalışması, Türk tarihinin ana hatlarını tespit edecek eser müsveddeleri arasında yayımlanmıştı. Bu doğrultudaki müstakil çalışması olan Selçuklu Tababeti ise 1940 yılında neşredildi. Diğer taraftan Türk tarih ve kültürüne yaptığı çalışmalar ve hizmetlerinden dolayı, Türk Tarih Kurumu aslî üyeliğine seçildi (1942).

Atatürk üniversite reformu ile aktif hekimlikten ayrılıp, tıp tarihi ve deontolojiye yönelmesinin ardında çok mühim bir düşüncesi yatmaktadır. Onun düşüncesine göre, "Hiçbir sanatın veya ilmin tarihi, tababet kadar felsefî değildir." Bu bakış açısından hareketle çalışmalarını Türkçü-tarihçi bir programla mayalayan Süheyl Ünver, Türkçü-tarihçi düşünce ve aksiyon akımları içerisinde kuvvetli bir damar oluşturan Ziya Gökalp-Mehmet Fuat Köprülü tarihî-edebî Türkçülüğünün dışında bir yol izlemiştir. Bu yolun başında Balıkesirli Abdülaziz Mecdi Efendi ile onun etrafında kenetlenen, tasavvuf sohbeti merkezli bir kümeleşme vardı. Muallim Cevdet (İnançalp), Osman Nuri Ergin, Sahaf Raif Yelkenci ve Süheyl Ünver'den müteşekkil bu grubun üyeleri birbirleriyle sıkı bir bilimsel temas içerisindeydiler. Süheyl Bey, ayrıca yakın bir dostluk bağı içerisinde Yahya Kemal Beyatlı'nın etkisi altındaydı. Ondan mülhem olarak Türk tarihinde resmin olmayışının yarattığı boşluğu, yaptığı belgesel değeri olan sulu boya resimlerle aşmaya çalıştı. Bu hususta Üsküdarlı Ressam Hoca Ali Rızâ Bey ile Tosyevîzâde Dr. Rifat Osman'nın resimde gösterdikleri başarı onun yolunu aydınlatmıştır. Ünver'in Türk tarihinde hissettiği bir diğer boşluk da Türkler'in tedavi kabul etmeyen toplumsal bir kusuru olan şifahilik hastalığıdır. Bu hastalığı tedavi edebilmek için öğrencilerine bir telkini vardır: "Kalemli kâğıtlı bir millet olalım." Dolayısıyla kendisi işittiği her şeyi kaydetti. Ayrıca tarihî hareketlilik içerisinde sosyal tarihimizin yeterince yazılmadığını görüyordu. Bir yemek kültürümüz vardı ama kaydedilmemişti. Osmanlı asırlarına damgasını vuran tekke ve tarikat kültürü de yeterince aydınlıktan uzak kalmıştı. Evrad ve erkân söylemleri dahi kaydedilmediği gibi tarikat objeleri ve tekke yapıları hakkında da yeterli bilgiler yoktu. Bu durumun Türk kültürüne olan zararının farkında olarak, bu defa bir tıp tarihçisi kimliği ile bu alandaki ihmali gidermek için 1800'lerden 1970'e kadar, ünlü hekimlerin tanıtımını yaptı. Ayrıca tanış olduğu bazı hekimler için çok sayıda nekroloji yazıları kaleme aldı. Yayımlanmış bu yazılar ile arşivinde yer almış kayıtlar İbnülemin Mahmud Kemal çizgisinde, bir "son asır Türk hekimleri" ortaya çıkacak boyuttadır.

1939 yılında profesörlüğe, 1954'te de ordinaryüslüğe yükseltildi. İstanbul Üniversitesi'ndeki akademik faaliyetleri sürerken, diğer taraftan Güzel Sanatlar Akademisi'nde minyatür bölümündeki öğrencileriyle Türk tezyinatı ve minyatürlerini esas alan konularda bir araştırma programı hazırladı. Bu yol haritasına göre, İstanbul'un müze ve kütüphaneleri dolaşılacak, minyatür ve tezyinata dair örnekler toplanacaktı. Bu araştırma programına uygun çalışmalar sonucu, en az 2000 civarında örnek toplandı. Toplanan örneklerden hareketle, Türk süslemesini yaşatacak elleri yetiştirecek kurslar, seminerler tertip etti. Önceleri, benzer uygulamayı Topkapı Sarayı Baba Nakkaş Nakışhanesi'nde başlatmıştı. Daha sonra Güzel Sanatlar Akademisi'nde devam ettirdiği bu seminerleri, önce İstanbul Üniversitesi İstanbul Tıp Fakültesi Tıp Tarihi Enstitüsü'ne, 1969 yılından sonra da Cerrahpaşa Tıp Fakültesi Tıp Tarihi Enstitüsü'ne taşıdı. Bu seminerler, kaplardan, kâğıtlardan, tahta ve bakırdan, taş ve mermerlerden özenle çıkarılan Türk tezyinatı örnekleriyle bu uğurda çalışanlara sağlıklı bir zemin oluşturacaktı. Türk tezyinî sanatlarının bazı dalları, Osmanlı asırları içerisinde hayatiyetini, bazı dalları da eski önemini kaybetmişlerdi. Türk tarihinin sürekliliğini savunan Süheyl Ünver, zevkiselim küresinin bilinen dallarında akışkanlığı sağlamanın gayreti içinde olmuştur. Benzer zıplamayı, İstanbul merkezli olarak Anadolu'da bazı şehir kütüphanelerinde bulunan yazma eserlerin tetkikine yönelmekle yaptı. Bu yöndeki çalışmalarını yurt dışındaki kütüphanelerde bulunan yazma eserlerin tetkikine ayırdı. Kâtip Çelebi'nin ayak izlerini sürdürerek elinden geçen eserlerin künyelerini kaydetti. Bir ömür boyu elinden geçen yazma eser sayısı 60.000 civarındadır. Bunlar için el yazması defterler ve dosyalar hazırladı, hususiyle bazı yazma eserlerin kenarlarına düşülen notları, derkenarları "kütüphane ilikleri" başlıklı bir defterde topladı. Sadece yazma eser satan Raif Yelkenci ile olan sohbetlerinden de hazırladığı el yapması defterleri vardır.

Sönmeyen, dinmeyen bir öğrenme ve öğretme arzusu vardı. Bir mezar taşının ya da bir çeşmenin kitabesi, enfes bir yazı örneği, bir minyatür, bir tezhip, bir katı', bir caminin minaresi, şerefesi, alemi, eski Türk evleri ve bacaları, yazma bir Kur'an'ın hattatı, tarihi, süslemesi, kâğıdı, cildi vd. ona her cihetten kendi seslerini duyurmaktaydılar. Bir diğer tutkusu da İstanbul merkezli olarak diğer şehirlere yaptığı yolculuklardaki gezi intibalarını ihtiva eden defterler hazırlamasıydı. İstanbul defterlerini, Edirne, Bursa Kütahya ve Konya defterleri izlemiştir. Yurt dışı defterleri de Mısır, İran ve Amerika defterleri olarak sayabiliriz. Bu defterlerin her birinde tarihî köşeleri sulu boya resimlerle tezyin etmiştir. Ünver seyahatlerinde Evliya Çelebi'yi, kitapların künyelerinin tetkikiyle aldığı notlarla Kâtip Çelebi'yi izlemiştir. Bu iki Çelebi'yi birleştirmekle kalmamış, onlarda olmayan resim boyutunu da katarak çalışmalarını zenginleştirmiştir.

Süheyl Ünver'in sanat çalışmalarını ilk sergileyişi Amerika'da gerçekleşti. Bu sergide onun parmaklarının ucundan, dikkatli ve sabırlı çalışmalarının ürünü olan tezhip ve minyatürler yer almıştı. Bütün arzusu, Türk inceliğini bu sanat ürünleriyle Batı dünyasına takdim etmekti. Sergi düzenleme işini, daha sonra yurt içine taşıdı. İlki İstanbul'da açıldı. Bu sergi bütünüyle Ünver'in sulu boya resimlerine ayrılmıştı.

Türk tarihinin kıymeti ve özgünlüğünün uzanılmayacak köşelerini aydınlatabilmeken büyük gayesiydi. Bu anlayış onu tapu tescil belgelerini araştırmaya yöneltmişti. Mezarlıklardaki eserlere yönelmesi bu sebeptendir. Mezar taşlarında bir devrin nabzının attığını gördüğü için, bu taşların idarî, dinî, edebî hayatımıza dair bazı ipuçlarını barındırdığını biliyordu. Unutulmuş bazı tarihî şahsiyetlerin mezarlarının onarılmasına çaba gösterdi. Bazı mühim şahsiyetlerin mezarlarını da buldu. Fâtih'in İstanbul'u fethiyle bu şehrin ilk belediye reisi olan Molla Hızır Bey Çelebi ile Kâtip Çelebi'nin kabirlerini yeniden yaptırdı. "Mezarlıkname" ve "Karacaahmedname" başlıklı el yapması defterler, onun bu alandaki çalışmalarının ürünüdür.

İleriye dönük çok mühim tarihî bir proje olarak hazırladığı defterlerinin sayısı tam olarak bilinmiyor. Süleymaniye Kütüphanesi'ne vakfettiği defterlerin sayısı 1200'e yakındır. Bu defterlerden 500 kadarı Ankara'da Türk Tarih Kurumu'ndadır. Kerimesindeki defterler, tamam-natamam 440 civarındadır. Aynı şekilde sayısı bilinmeyen dosyaları bulunmaktadır. Pozitif bilimlere dair arşivi İstanbul Kandilli Rasathanesi'ndedir. Tıp tarihine ait topladığı yazma kitaplar, arşivi ve şahsî kütüphanesini de İstanbul Üniversitesi Cerrahpaşa Tıp Fakültesi Tıp Tarihi Enstitüsü'ne bağışlamıştır.

Bu emsalsiz çalışkanlık ve üretkenlikle Türk ruhî varlığının âdeta bir dökümünü çıkarmıştır. Diğer taraftan, bir Türk medeniyeti tarihinin yazılma zamanın geldiğine inanıyordu. Bu düşünce ile kendisi, Türk kültürünün farklı boyutları üzerine yoğunlaşmıştı. Bütün bu çabalar, insanı yüceltecek ortak bir medeniyet kuşağında Türkler'in katkısının ne olduğunu ona öğretmişti. Türk kültürünün etkinliği, onu "kökü mâzide olan âtî"ye yöneltmiştir. Kesintisiz yetmiş yıl süren metodik çalışmasının ürünleri ona zengin ve dolu dolu bir hayatı bahşetti.

Süheyl Ünver doğumu itibariyle Osmanlı'nın son kuşağına mensuptu. Ömrünün ilk yirmi beş yılı mutlak ve meşrutî monarşide, kalan yılları ise Cumhuriyetli yıllarda geçti. Onun düşünce ve aksiyon dünyası bu zaman dilimi içerisinde seksen sekiz yıl sürdü ve zemini İstanbul merkezli Türkiye oldu. Süheyl Ünver'in çok sayıda hocası olmuştur. Bunlardan Dr. Âkil Muhtar Özden, Üsküdarlı Ressam Ali Rızâ Bey, Balıkesirli Abdülaziz Mecdi Efendi yetişmesinde ve entelektüel derinliğe ulaşmasında etkin rol üstlenmişlerdir.

14 Şubat 1986'da İstanbul Kalamış'ta vefat eden Ünver'in kabri Edirnekapı Sakızağacı Mezarlığı'ndadır.