Werner Heisenberg est né le 5 décembre 1901 à Würzburg. Il était le fils du Dr August Heisenberg et de sa femme Annie Wecklein. Son père est devenu plus tard professeur de langues grecques moyennes et modernes à l’Université de Munich. C’est probablement en raison de son influence qu’Heisenberg a remarqué, lorsque le physicien japonais Yukawa a découvert la particule maintenant connue sous le nom de méson et que le terme «mésotron» lui a été proposé, que le mot grec «mesos» ne contient pas de «tr», avec pour résultat que le nom « mésotron » a été changé en « méson ».
Heisenberg est allé à l’école Maximilian à Munich jusqu’en 1920, quand il est allé à l’Université de Munich pour étudier la physique sous Sommerfeld, Wien, Pringsheim et Rosenthal. Au cours de l’hiver 1922-1923, il se rendit à Göttingen pour étudier la physique sous la direction de Max Born, Franck et Hilbert. En 1923, il prit son doctorat à l’Université de Munich puis devint assistant de Max Born à l’Université de Göttingen, et en 1924 il a obtenu la venia legendi à cette université.
De 1924 à 1925, il a travaillé, avec une bourse Rockefeller, avec Niels Bohr, à l’Université de Copenhague, de retour pour l’été de 1925 à Göttingen.
En 1926, il est nommé maître de conférences en physique théorique à l’Université de Copenhague sous Niels Bohr et en 1927, alors qu’il n’avait que 26 ans, il fut nommé professeur de physique théorique à l’Université de Leipzig.
En 1929, il partit en tournée de conférences aux États-Unis , Le Japon et l’Inde.
En 1941, il fut nommé professeur de physique à l’Université de Berlin et directeur de l’Institut Kaiser Wilhelm de physique.
À la fin de la deuxième La guerre mondiale, lui et d’autres physiciens allemands furent faits prisonniers par les troupes américaines et envoyés en Angleterre, mais en 1946, il retourna en Allemagne et réorganisa, avec ses collègues, l’Institut de physique de Göttingen. Cet institut a été, en 1948, rebaptisé Max Planck Institute for Physics.
En 1948, Heisenberg est resté quelques mois à Cambridge, en Angleterre, pour donner des conférences, et en 1950 et 1954 il a été invité à donner des conférences dans le États-Unis. Au cours de l’hiver 1955-1956, il donna les conférences Gifford à l’Université de St. Andrews, en Écosse, ces conférences étant ensuite publiées sous forme de livre.
En 1955, Heisenberg s’occupa des préparatifs pour l’enlèvement du Institut Max Planck de physique à Munich. Toujours directeur de cet institut, il se rendit avec lui à Munich et en 1958 il fut nommé professeur de physique à l’université de Munich. Son institut était alors rebaptisé Institut Max Planck de physique et d’astrophysique.
Le nom de Heisenberg sera toujours associé à sa théorie de la mécanique quantique, publiée en 1925, alors qu’il n’avait que 23 ans. Pour cette théorie et les applications de celle-ci qui aboutirent notamment à la découverte de formes allotropes de l’hydrogène, Heisenberg reçut le prix Nobel de physique pour 1932.
Sa nouvelle théorie ne reposait que sur ce que l’on peut observer, c’est-à-dire sur le rayonnement émis par l’atome. Nous ne pouvons, dit-il, toujours attribuer à un électron une position dans l’espace à un instant donné, ni le suivre sur son orbite, de sorte que nous ne pouvons pas supposer que les orbites planétaires postulées par Niels Bohr existent réellement. Les grandeurs mécaniques, telles que la position, la vitesse, etc. devraient être représentées, non par des nombres ordinaires, mais par des structures mathématiques abstraites appelées « matrices » et il a formulé sa nouvelle théorie en termes d’équations matricielles.
Plus tard Heisenberg énonçait son fameux principe d’incertitude, qui stipule que la détermination de la position et de l’impulsion d’une particule mobile contient nécessairement des erreurs dont le produit ne peut être inférieur à la constante quantique h et que, bien que ces erreurs soient négligeables à l’échelle humaine , ils ne peuvent être ignorés dans les études de l’atome.
À partir de 1957, Heisenberg s’intéresse aux travaux sur les problèmes de physique des plasmas et des processus thermonucléaires, ainsi qu’à de nombreux travaux en étroite collaboration avec l’Institut international de physique atomique à Genève. Il a été pendant plusieurs années Président du Comité des Directives Scientifiques de cet Institut et est resté par la suite membre de ce Comité.
Lorsqu’il est devenu, en 1953, Président o f la Fondation Alexander von Humboldt, il a beaucoup fait pour faire avancer la politique de cette Fondation, qui était d’inviter des scientifiques d’autres pays en Allemagne et de les aider à y travailler.
Depuis 1953, son propre travail théorique était concentré sur la théorie du champ unifié des particules élémentaires qui lui semble être la clé d’une compréhension de la physique des particules élémentaires.
Outre de nombreuses médailles et prix, Heisenberg a reçu un doctorat honorifique de l’Université de Bruxelles, de l’Université technologique de Karlsruhe et récemment (1964) de l’Université de Budapest; il est également récipiendaire de l’Ordre du mérite de Bavière et de la Grand-Croix des services fédéraux avec Star (Allemagne). Il est membre de la Royal Society of London et chevalier de l’Ordre du mérite (Peace Class). Il est membre des académies des sciences de Göttingen, de Bavière, de Saxe, de Prusse, de Suède, de Roumanie, de Norvège, d’Espagne, des Pays-Bas, de Rome (Pontificial), de l’Akademie der Naturforscher Leopoldina (Halle), de l’Accademia dei Lincei (Rome ) et l’American Academy of Sciences. De 1949 à 1951, il fut président du Deutsche Forschungsrat (Conseil allemand de la recherche) et en 1953, il devint président de la Fondation Alexander von Humboldt.
L’un de ses passe-temps est la musique classique: c’est un pianiste distingué. En 1937, Heisenberg épousa Elisabeth Schumacher. Ils ont sept enfants et vivent à Munich.