Werner Heisenberg syntyi 5. joulukuuta 1901 Würzburgissa. Hän oli tohtori August Heisenbergin ja hänen vaimonsa Annie Weckleinin poika. Hänen isänsä tuli myöhemmin keski- ja nykykreikan kielen professoriksi Münchenin yliopistossa. Heisenberg huomautti todennäköisesti hänen vaikutuksestaan, kun japanilainen fyysikko Yukawa löysi hiukkasen, joka nyt tunnetaan nimellä meson ja sille ehdotettiin termiä ”mesotroni”, että kreikkalaisessa sanassa ”mesos” ei ole ”tr”: tä, seurauksena nimi ”mesotron” muutettiin ”mesoniksi”.
Heisenberg meni Maximilian-kouluun Müncheniin vuoteen 1920 saakka, jolloin hän meni Münchenin yliopistoon opiskelemaan fysiikkaa Wienin Sommerfeldin johdolla. Pringsheim ja Rosenthal. Talvella 1922-1923 hän meni Göttingeniin opiskelemaan fysiikkaa Max Bornin, Franckin ja Hilbertin johdolla. Vuonna 1923 hän suoritti tohtorin tutkinnon Münchenin yliopistossa ja tuli sitten Max Bornin avustajaksi Göttingenin yliopistossa ja vuonna 1924 hän sai venia legendan kyseisestä yliopistosta.
Vuodesta 1924 vuoteen 1925 hän työskenteli Rockefeller Grantin kanssa Niels Bohrin kanssa Kööpenhaminan yliopistossa palaten kesäksi. vuonna 1925 Göttingeniin.
Vuonna 1926 hänet nimitettiin teoreettisen fysiikan lehtoriksi Kööpenhaminan yliopistossa Niels Bohrin johdolla ja vuonna 1927, kun hän oli vasta 26-vuotias, hänet nimitettiin teoreettisen fysiikan professoriksi Leipzigin yliopistoon.
Vuonna 1929 hän lähti luentokierrokselle Yhdysvaltoihin. , Japani ja Intia.
Vuonna 1941 hänet nimitettiin fysiikan professoriksi Berliinin yliopistoon ja Kaiser Wilhelmin fysiikan instituutin johtajaksi.
Toisen loppupuolella Amerikkalaiset joukot ottivat hänet ja muut saksalaiset fyysikot maailmansodassa vankilaan ja lähettivät hänet Englantiin, mutta vuonna 1946 hän palasi Saksaan ja organisoi uudelleen kollegoidensa kanssa Göttingenin fysiikan instituutin. Tämä instituutti nimettiin vuonna 1948 uudeksi Max Planckin fysiikan instituutiksi.
Vuonna 1948 Heisenberg jäi muutama kuukausi Cambridgessa Englannissa pitämään luentoja, ja vuosina 1950 ja 1954 hänet kutsuttiin luentoon Yhdysvallat. Talvella 1955-1956 hän piti Gifford-luentoja St. Andrewsin yliopistossa Skotlannissa, nämä luennot julkaistiin myöhemmin kirjana.
Vuonna 1955 Heisenberg oli miehitetty valmistelujen poistamiseksi. Max Planckin fysiikan instituutti Müncheniin. Vielä tämän instituutin johtajana hän meni sen mukana Müncheniin ja vuonna 1958 hänet nimitettiin fysiikan professoriksi Münchenin yliopistoon. Hänen instituuttinsa nimettiin sitten Max Planckin fysiikan ja astrofysiikan instituutiksi.
Heisenbergin nimi liitetään aina hänen kvanttimekaniikan teoriaansa, joka julkaistiin vuonna 1925, kun hän oli vasta 23-vuotias. Tätä teoriaa ja sen sovelluksia varten, jotka johtivat erityisesti vedyn allotrooppisten muotojen löytämiseen, Heisenberg sai Nobelin fysiikkapalkinnon vuodelle 1932.
Hänen uusi teoriansa perustui vain havaittavaan, toisin sanoen atomin lähettämälle säteilylle. Emme voi, hän sanoi, aina osoittaa elektronille sijaintia avaruudessa tiettynä ajankohtana, emmekä voi seurata sitä kiertoradallaan, jotta emme voi olettaa, että Niels Bohrin lähettämät planeetan kiertoradat todella ovat. Mekaaniset suuruudet, kuten sijainti, nopeus jne., Tulisi edustaa ei tavallisilla numeroilla, vaan abstrakteilla matemaattisilla rakenteilla, joita kutsutaan ”matriiseiksi”, ja hän muotoili uuden teoriansa matriisiyhtälöinä.
Myöhemmin Heisenberg totesi kuuluisan epävarmuusperiaatteen, jonka mukaan liikkuvan hiukkasen sijainnin ja liikemäärän määrittäminen sisältää välttämättä virheitä, joiden tulo ei voi olla pienempi kuin kvanttivakio h, ja että vaikka nämä virheet ovatkin merkityksettömiä ihmisen mittakaavassa , niitä ei voida jättää huomiotta atomin tutkimuksissa.
Vuodesta 1957 lähtien Heisenberg oli kiinnostunut työstä plasmafysiikan ja lämpöydinprosessien ongelmien parissa, ja myös paljon työtä läheisessä yhteistyössä Kansainvälisen atomifysiikan instituutin kanssa Geneve. Hän oli useita vuosia tämän instituutin tiedepoliittisen komitean puheenjohtaja ja pysyi myöhemmin komitean jäsenenä.
Kun hänestä tuli vuonna 1953 presidentti o Alexander von Humboldt -säätiön kautta hän teki paljon edistääkseen tämän säätiön politiikkaa, nimittäin kutsumaan muiden maiden tutkijoita Saksaan ja auttamaan heitä työskentelemään siellä.
Vuodesta 1953 lähtien hänen oma teoreettinen työnsä oli keskittyi alkeishiukkasten yhtenäiseen kenttäteoriaan, joka näyttää hänelle olevan avain ymmärtämään alkeishiukkasten fysiikkaa.
Monien mitalien ja palkintojen lisäksi Heisenberg sai kunniatohtorin tutkinnon Bruxellesin yliopistosta, Karlsruhen teknillisestä yliopistosta ja äskettäin (1964) Budapestin yliopistosta; Hän on myös saanut Baijerin ansioluettelon ja Saksan liittotasavallan suurristin. Hän on Lontoon kuninkaallisen seuran jäsen ja ansioiden ritarin (Rauhaluokka) ritari. Hän on Göttingenin, Baijerin, Sachsenin, Preussin, Ruotsin, Romanian, Norjan, Espanjan, Alankomaiden, Rooman (pontificial), saksalaisen Akademie der Naturforscher Leopoldinan (Halle), Accademia dei Lincein (Rooma) tiedeakatemioiden jäsen. ) ja American Academy of Sciences. Vuosina 1949-1951 hän toimi Deutsche Forschungsratin (Saksan tutkimusneuvosto) puheenjohtajana ja vuonna 1953 hänestä tuli Alexander von Humboldt -säätiön presidentti.
Yksi hänen harrastuksistaan on klassinen musiikki: hän on arvostettu pianisti. Vuonna 1937 Heisenberg meni naimisiin Elisabeth Schumacherin kanssa. Heillä on seitsemän lasta ja he asuvat Münchenissä.