Nach dem Studium der katholischen Theologie und der Philosophie in Münster und Rom empfing er 1960 die Priesterweihe. 1964 wurde Pottmeyer an der Päpstlichen Universität Gregoriana nach der Anfertigung der Dissertationsschrift Der Höhepunkt der Auseinandersetzung um Glauben und Wissenschaft im 19. Jahrhundert. Dogmatisch-historische Untersuchung der Konstitution „Dei Filius“ des 1. Vatikanischen Konzils zum Dr. theol. promoviert. 1974 erwarb er die Lehrbefugnis durch seine Habilitation im Bereich der Systematischen Theologie (Dogmatik und Dogmengeschichte) an der Westfälische Wilhelms-Universität Münster. Ebenfalls 1974 erfolgte seine Bestellung zum Ordinarius für Fundamentaltheologie an der Ruhr-Universität Bochum. Als Professor für Fundamentaltheologie wurde er im Jahre 2000 emeritiert.
Ab 1980 war er Mitglied der Glaubenskommission der Deutschen Bischofskonferenz; ab 1987 Berater für das Zentralkomitee der deutschen Katholiken. Ab 1993 im Ökumenischen Arbeitskreis evangelischer und katholischer Theologen und in der Internationalen Theologenkommission; 1994 Berufung in den Wissenschaftlichen Beirat des Mailänder Theologischen Institutes Paolo VI.
Hermann Josef Pottmeyer setzt sich in seiner wissenschaftlichen Arbeit maßgeblich mit der Aufarbeitung der Ergebnisse des II. Vatikanischen Konzils auseinander. Er geht davon aus, dass das Potential dieses zentralen kirchlichen Ereignisses des 20. Jahrhunderts noch nicht voll entfaltet wurde bzw. dass es einer Weiterführung bedarf. Eine zentrale Rolle dabei spielt die Konzeption des Dienstes des Papstes innerhalb der Kirche („Das Petrusamt wird seine wahre Dimension, ein Dienst an der Communio aller Kirchen und Christen zu sein, erst gewinnen, wenn seine Konzeption nicht länger von der vorkonziliaren Ekklesiologie bestimmt wird“) sowie die rechte Interpretation der „hierarchischen“ Verfassung der Kirche und der Rolle der Laien in derselben.
Ein wissenschaftlicher Hauptverdienst Pottmeyers ist die Edition des „Handbuches der Fundamentaltheologie“ gemeinsam mit Walter Kern und Max Seckler, das im deutschen und – in der Übersetzung – im italienischen Sprachraum das Standardwerk dieser Wissenschaftsdisziplin wurde.
- 1991 Johannes-Quasten-Award der Catholic University of America, Washington, D.C.
- 1998 Ehrendoktorwürde zum Dr. h.c. an der Theologischen Fakultät der Päpstlichen Theologischen Akademie Krakau
- 2001 Ernennung zum „Ehrenprälat Seiner Heiligkeit“ durch Papst Johannes Paul II.