5 Aralık 1901 tarihinde, Almanya Würzburg’da Annie Wecklein, August Heisenberg çiftinin oğlu olarak doğan Werner Heisenberg’in hayatı alerji ve hastalıklarla mücadele ederek geçti. Beş yaşında yakalandığı akciğer iltihabı nedeniyle öleceği düşünülüyordu. 1920’de Maximillan Gymnasium’dan mezun olduktan sonra Universitât München’e kayıt yaptırdı. Öğrenimini Münih ve Göttingen üniversitelerinde yapan Heisenberg, Münih Üniversitesi’nde fizik öğrenimini tamamladıkt an sonra atom fiziğinin önde gelen isimlerinden Max Born ve Niels Bohr’un yanında çalıştı. 1923’te fizik alanında doktorasını tamamlayan Heisenberg 1924 yılında Niels Bohr’un yanında çalışmak üzere Kopenhag Üniversitesi Kurumsal Fizik Enstitüsü’ne gitti. Kuantum mekaniği üzerine gerçekleştirdiği çalışmaların ardından 1927 yılında Leipzig Üniversitesi’nde profesör oldu.
Kurumsal Fizik Kürsüsü Başkanlığı görevini üstlenmesiyle atom fiziği konusunda yetkinliğini ortaya koyan Heisenberg 1932 yılında Nobel Fizik Ödülü’nü aldı. İkinci Dünya Savaşı süresince Berlin Üniversitesi ile Kaiser Wilhelm Enstitüsü’nde Otto Hahn ile atom enerjisi üzerine çalışmalar yürüttü. 1945 yılında müttefiklerin Berlin’e girmesinin ardından bir süre tutuklandı. 1946 yılında Göttingen Üniversitesi’ne dönerek Max Planck Fizik ve Astrofizik Enstitüsü’nü kuran ve 1950’de Türkiye’ye de gelerek birçok konferansa katılan Wemer Heisenberg, bir konferansında sözlerini: “Bütün nutuklarımda, atomdaki enerjiden nasıl istifade edilebileceğini anlattım. Şimdi aklımıza haklı olarak şu soru gelmektedir: Bu muazzam kudreti, küçücük yere kim ve nasıl koydu?” ifadesiyle tamamladı.
1957’de atomun silah olarak kullanılmasına karşı olan bilim adamlarıyla ortak bildiri hazırlanmasına katılan Heisenberg, 1927’den 1941’e kadar Leipzig Üniversitesi’nde kuramsal fizik profesörüydü. En önemli çalışmalarını bu dönemde yaptı ve kuantum mekaniğine, matris mekaniği olarak bilinen yeni bir yaklaşım getirdi. Araştırmaları sırasında hidrojenin alotropik biçimlerinin var olması gerektiği sonucuna vardı. Bu alotropların varlığı daha sonra kanıtlandı ve bu buluşundan dolayı 1932 Nobel Fizik Ödülü, Heisenberg’e verildi. Belirsizlik ilkesini (bir elektronun belli bir anda hem hızının hem de yerinin belirlenemeyeceği ilkesi) formüle etti. Bir atom parçacığının ne kadar hassas ölçülürse hızı ve yönünün o kadar az bilineceğini gösteren belirsizlik ilkesini de formüle etmişti.
Heisenberg bu belirsizlik ilkesine uygun olarak, daha önce Bohr’un geliştirmiş olduğundan tümüyle farklı yeni bir atom modeli önerdi. Atom çekirdeğinin proton ile nötronlardan oluştuğunu ilk kez o açıkladı ve 1932’de temel parçacıklar arasındaki karşılıklı çekim kuvvetlerinin çekirdeği bir arada tuttuğunu öne sürdü. Sonradan temel parçacıklar arasındaki bu çekim kuvvetlerinin kütle çekim ve elektromagnetik kuvvetlerle de ilişkili olduğu anlaşıldı. 1932 yılında kuantum mekaniğine katkılarından dolayı Nobel Fizik Ödülü’ne layık görülen Heisenberg ayrıca türbülanslı akışların hidrodinamik kuramları, atom çekirdeği, ferromanyetizm, kozmik (evren) ışını ve atomaltı parçacıkları gibi alanlara önemli katkılar yaptı ve Karisruhe’de ilk Batı Almanya atom reaktörü tasarımında görev aldı. Il. Dünya Savaşı’nın sonrasındaki yıllarda, daha sonraları Max Planck Fizik Enstitüsü olarak isimlendirilen Kaiser Wilhelm Fizik Enstitüsü’ne yönetici olarak atandı.
Savaş çıktığı dönemde Heisenberg askerlik görevini tıp alanında yaptı ve sonrasında nükleer fisyon araştırmalarına teknik başdanışman olarak atandı. Sonraki yıllarda zamanının büyük bir kısmını bu konuya ayırarak nükleer reaktör kuramını geliştirdi. Deneyler, uranyum metali ile uygun miktardaki ağır sudan oluşan sisteminin zincirleme tepkimeyi gerçekleştirebileceğini gösteriyordu. Başarılı bir deneysel reaktör kurulabilirdi, fakat uygulamaya dönük anlamlı bir şey üretilmesi için çok daha uzun bir süre gerekmekteydi. Amerikan fizikçilerinin yaptığı reaktör türü işlevsiz görülerek kullanılmadı, çünkü Heisenberg gereken kritik kütleyle ilgili yanlış bir hesaplama yapmıştı. O zamanlar atom araştırmaları her yerde çok gizli yapıldığı için hatalar düzeltilmeden kalabiliyordu. Heisenberg’in Nazilerin sahip olmasını istemediği için atom bombası üretimini bilerek uygulanamaz gösterdiği öne sürülse de bu yöndeki kanıtlar ikna edici değildir. Atom enerjisi Almanya için uzun soluklu bir projeydi ve savaşın sonucunu etkileme ihtimali yoktu. Almanya’nın İttifak kuvvetleri karşısında yenilgiye uğramasının ardından İngiliz ve Amerikalılardan oluşan bir ekip Heisenberg’in ofisini ve nükleer projenin geliştirilmiş olabileceği diğer yerleri araştırdılar. Almanların bomba yapımından hayli uzakta olduğu sonucuna vardılar. Yine de Alman nükleer fizikçilerin Sovyetler Birliğine götürülmelerini engellemek amacıyla içlerinde Hahn ve Heisenberg’in de olduğu on kişi İngiltere’ye nakledildi.
Sanatla da ilgilenen ve aynı zamanda iyi bir piyanist olan Werner Heisenberg, 29 Nisan 1937 tarihinde Elisabeth Schumacher ile evlendi. Maria ve Wolfgang adında ikiz çocuklarının yanı sıra Barbara, Christine, Jochen, Martin ve Verena adlarında çocukları olan Werner Heisenberg, 1 Şubat 1976 tarihinde Almanya’da safra kesesi ve böbrek kanseri sebebiyle öldü.
