Cayetano Heredia nació en Catacaos (Piura) el 5 de agosto de 1797. Hijo natural de Manuela Heredia y “de padre no conocido”, como lo señala en su testamento, en el que se declara nacido en la ciudad de Trujillo. Carlos Enrique Paz Soldán lo registra como hijo legítimo de don Pablo Heredia y de Manuela Sánchez. Estudió en el Colegio del Príncipe, donde aprendió latinidad. A los 15 años ingresó al Colegio de Medicina, de gran prestigio en su tiempo, graduándose en 1826. Al año siguiente fue nombrado cirujano del hospital de Santa Ana, trabajando con Francisco Fuentes, cirujano mayor del ejército. En 1834 fue nombrado inspector general de los hospitales y rector del Colegio de Medicina, este último cargo lo desempeñó hasta 1839, y después de 1842 a 1856. Convirtió al colegio en facultad, centralizando la enseñanza y el control de la profesión médica bajo moldes franceses, estableció gabinetes y laboratorios, contrató maestros del exterior y a los alumnos más destacados los envió a perfeccionarse fuera del Perú. En 1843 es nombrado protomédico y, gracias al clima favorable que encontró bajo el gobierno de Ramón Castilla, reorganizó los estudios médicos incluyendo nuevas materias.
Junto a los doctores Miguel Evaristo de los Ríos, Camilo Segura y Julián Sandoval integró la comisión para elaborar el reglamento orgánico de la facultad de Medicina de Lima, inaugurada oficialmente el 6 de octubre de 1856 en el antiguo local de la plaza Santa Ana y de la cual es nombrado su primer decano. Acompañaron a Heredia en su gestión los doctores José Casimiro Ulloa, Antonio Raimondi, José Eboli, José M. Macedo, Manuel Odriozola, José Pro, Francisco Rosas, Mariano Arosemena Quesada, Rafael Benavides, José Bustillos Concha, José Jacinto Corpacho, Julián Sandoval y Camilo Segura; empeñados todos en la difusión del positivismo comtiano, la fisiología experimental de Bernard y la doctrina celular de Virchow.
En abril de 1860, al completar el período legal de su mandato, fue reemplazado en el cargo por Evaristo de los Ríos. En agosto de ese año los alumnos, por decisión unánime, colocaron un retrato al óleo del gran médico en la facultad. Heredia se sentía enfermo y se retiró a un modesto rancho de Miraflores. Testó en ese lugar el 22 de marzo de 1861 ante el notario José de Selaya, declarando tener un hijo natural llamado José María Heredia de 17 años, estudiante de medicina a quien nombró heredero de sus bienes, advirtiendo que sólo podría recibirlos después de graduarse como médico.
Murió el 10 de junio de 1861 y sus funerales se celebraron en el templo de San Francisco, con asistencia del cuerpo de profesores y alumnos de la facultad de Medicina. En reconocimiento a su obra, una universidad formadora de médicos y ramas afines lleva su nombre en la ciudad de Lima, y en Piura un hospital recuerda a las nuevas generaciones el valor de tan ilustre antepasado.