Walter Häfeli hat in Basel Medizin studiert und sich anschliessend zum Facharzt für Innere Medizin und klinische Pharmakologie am Departement Innere Medizin des Kantonsspitals Basel weitergebildet. Er arbeitete von 1990 bis 1992 in der klinischen Pharmakologie an der Stanford University in den USA im Bereich der Regulation des Venentonus von Vorderhandvenen. Er kehrte 1993 als Oberarzt in die Klinische Pharmakologie an der Universitätsklinik Basel unter Prof. Thomas F. Lüscher zurück und habilitierte sich in Klinischer Pharmakologie an der Universität Basel. 1995 wurde er von der Universität Heidelberg zum Ordinarius für Klinische Pharmakologie und Direktor der entsprechenden Klinik ernannt.