Hessemer kam jung zur Großherzoglichen Artillerie und besuchte die Militärschule in Darmstadt. Im Anschluss studierte er in Gießen Philosophie und Naturwissenschaften.
1817 wurde er Mitglied der „Gießener Schwarzen“, einer radikal politischen Burschenschaft, und nahm am Wartburgfest teil. Der Studentenführer Karl Follen war sein Cousin.
Bei seinem Onkel, dem Hofbaurat Georg Moller, bildete sich Hessemer in Darmstadt zum Architekten aus. Hier gehörte er dem Freundeskreis um August Lucas, Carl Sandhaas und Ernst Fries an.
1827 ermöglichte ihm ein Stipendium des Großherzogs eine Italienreise. Als ihn dort der Ruf des Städelschen Kunstinstitutes auf eine Professur für Architektur erreichte, hatte er eben dem englischen Lord Gally-Knight zugesagt, für ihn in Ägypten nach dem Ursprung des gotischen Spitzgiebels zu suchen.
Hessemer konnte seinen Antritt am Städel bis 1830 verschieben und kam mit Hunderten von Zeichnungen nordafrikanischer Architektur zurück, die er später veröffentlichte.
30 Jahre blieb Hessemer Lehrer an der Städelschule. Daneben entstanden auch literarische Werke, so etwa im Jahr 1847 das Versepos „Jussuf und Nafisse“.
