Este físico alemán se incorporó al mundo de Würzburg en 1901. Aunque desde joven su padre le animó a las humanidades, enseguida le destacaron su tendencia a la física y a la química. A los veintidós años se doctoró en física en la Universidad de Munich. Tuvo como profesores a Sommerfeld y Bohr y tuvo la oportunidad de conocer las teorías de ambos investigadores. Bohr investigó la estructura interna del átomo para determinar la posición de las líneas del espectro. Heisenberg, sin embargo, creía que estas líneas sólo están en la imaginación, por lo que se centró en la observación de la realidad como línea principal de investigación.
No descartó totalmente el estudio de las líneas espectrales. Por el contrario, se centró principalmente en el modelo matemático que puede explicar estas líneas. En 1927 propuso la mecánica matricial para ello, pero unos meses más tarde la ecuación de la mecánica ondulatoria que el austríaco Schrodinger había lanzado fue más eco que el modelo de Heisenberg.
En 1927 postuló el principio de incertidumbre, uno de los pilares de la mecánica cuántica. Esto significa que la posición y el momento de una partícula no se puede conocer a la vez con total certeza. Para saber exactamente dónde está la partícula, el observador debe conseguir que la partícula interaccione con un fotón de pequeña longitud de onda, pero al ser este un fotón de alta energía, la interacción aumenta la velocidad de la partícula. Sin embargo, el uso de fotones de pequeña energía reduce la precisión de la posición debido a la mayor longitud de onda del fotón. El principio de incertidumbre le dio fama a Heisenberg y en 1932 recibió el Premio Nobel de Física.
Durante la Segunda Guerra Mundial, el Gobierno alemán dejó en manos de Heisenberg el estudio de la bomba atómica. Sin embargo, la Guerra concluyó antes de que terminaran los exámenes y Heisenberg se asentó en la Alemania occidental, siendo director del Instituto Max Planck de Gottingen. En 1955 escribió un libro titulado La imagen de la naturaleza en la Física actual.
Falleció en Munich a los 75 años de edad.