وی در سن ۱۰-۱۱ سالگی به مکتب استاد صبا راه یافت و چند سال بعد به عنوان نوازندهٔ ۱۴ ساله، در رادیو به تنهایی به اجرا پرداخت.
بعدها در بسیاری از برنامه‌های موسیقی رادیو، خصوصاً در برنامه گلها، به عنوان آهنگ‌ساز، سولیست ویولن و رهبر ارکستر آثاری ارزشمند ارائه داد.
همایون خرم تحصیلات دانشگاهی خود را در رشته مهندسی برق ادامه داد و دارای مدرک درجه ۱ هنری (معادل مدرک دکترا) از شورای ارزشیابی هنرمندان کشور بود.
او ضمن تسلط در نوازندگی و بداهه نوازی، آهنگسازی خلاق و کم نظیر و در عین حال مسلط به ظرایف نظری و تئوریک موسیقی ایرانی است و از این نظر پژوهشگری با ارزش و محققی ممتاز به شمار می‌رفت.
همایون خرم، بخشی از حافظه تاریخی موسیقی ایران را با خلق آثاری همچون «تو ای پری کجایی»، «رسوای زمانه منم» «امشب در سر شوری دارم» مینای شکسته، غوغای ستارگان (امشب در سر شوری دارم)، بگذر از کوی ما، پیک سحری و طاقتم ده رقم زده است. او از جمله ملودی‌پردازان شاخص وماندگار در تاریخ موسیقی ایران به شمار می‌رود و یکی از رموز ماندگاری این آثار غنای ملودیک و ارزش موزیکالیته و قدرت ملودی‌ها بود.
از فعالیتهای دیگر وی می‌توان یه سخنرانی درباره موسیقی ایرانی در مراکز هنری و فرهنگی اروپا و آمریکا مانند دانشگاه UCLA، دانشگاه گیلان، دانشگاه پزشکی شیراز (درباره استاد صبا و موسیقی ایرانی)، انجمن موسیقی فارس (درباره استاد ابوالحسن صبا)، دانشگاه علامه طباطبایی (درباره مقامات موسیقی ایرانی)، فرهنگسرای ارسباران (درباره استاد علی نقی وزیری)، دانشگاه صنعتی اصفهان (درباره مشخصات موسیقی ایرانی) و سخنرانی های متعدد دیگر در مناسبت‌های مختلف اشاره کرد.
غوغای ستارگان (خاطرات هنری مهندس همایون خرم) از سوی انتشارات بدرقه جاویدان در سال ۱۳۸۹ منتشر شد.
استاد خرم ۲۹ دی ۱۳۹۱ و بعد از تحمل چندماه ابتلاء به بیماری سرطان در بیمارستان دی و در سن ۸۲ سالگی چشم از جهان فرو بست.