Хельмут Вальха родился в Лейпциге.
В возрасте 19 лет он потерял зрение из-за прививки от оспы. Несмотря на ограниченные возможности, он поступил в Лейпцигскую консерваторию и стал помощником в церкви св. Фомы у Гюнтера Рамина, бывшего в то время профессором органной музыки в консерватории и кантором в церкви св. Фомы.
В 1929 году Вальха принял должность органиста во франкфуртской Фриденскирхе.
В 1933-1938 преподавал в Консерватории Хоха, в 1938 Вальха стал профессором органной музыки во Франкфуртской высшей школе музыки, в 1946 — органистом Драйкёнигскирхе.
В 1954—1958 гг. Вальха был одним из руководителей Консерватории Хоха. Выступал до 1981 года.Хельмуту Вальхе принадлежат две записи полного собрания сочинений Иоганна Себастьяна Баха: версия в одноканальном звуке (1947—1952, первая в Германии) и в стереозвучании (1956—1971). Последний цикл прошёл ремастеринг в 2001 г. и был повторно издан как набор из 12 CD-дисков.
Это издание также содержит запись собственной концовки последней фуги из «Искусства фуги» , до этого не выпускавшуюся нигде. По мнению музыкального критика Джеда Дистлера, «Бах Вальхи занимает такое же место в анналах звукозаписи, как Шуберт Фишера-Дискау, тосканиниевский Верди и гизекинговский Дебюсси» .Версия Вальхи концовки последней фуги Баха была также записана его бывшим учеником Джорджем Ритчи как часть сборника «Искусство фуги» и выпущена в 2010 г.Хельмут Вальха сочинял органную музыку.
Он опубликовал четыре тома собственных хоральных прелюдий (издательство Edition Peters; часть из них была также записана ассистенткой Вальхи Ренате Майерюрген), а также органные аранжировки оркестровых работ других авторов.Вальха читал лекции по органной музыке и композиции, сопровождаемые собственной игрой, в консерватории Хоха и Франкфуртской школе музыки.Вальха обучил множество значимых американских органистов XX в., приезжавших в Германию. Позже они стали видными преподавателями и исполнителями.Часть документального фильма «Desert Fugue[en]» посвящена Вальхе; в ней говорится, как он запоминал музыку по частям и передавал свой метод изучения контрапункта своим ученикам.