矩阵力学

1925年6月，沃纳·海森堡解释了一个非简谐原子的稳定能态，从而奠定了量子力学发展的纲领。几个月后，他在物理学杂志上发表了题为《关于运动学和力学关系的量子论新释》的论文，将一类新的数学量引入了物理学领域，从而创立了量子力学；9月，他与尼尔斯·玻尔发表了《论量子力学》一文，将海森堡的思想发展成为量子力学的一种系统理论；11月，海森堡在与玻恩和约尔丹协作下，发表《关于运动学和力学关系的量子论的重新解释》的论文，创立了量子力学中的一种形式体系——矩阵力学。

沃纳·海森堡在解释氢分子光谱中强弱谱线交替出现的现象时，运用矩阵力学将氢分子分成两种形式：正氢和伸氢，即发现了同素异形氢。

不确定性原理

1927年，沃纳·海森堡发表了《量子理论运动学和力学的直观内容》一文，发表了不确定性原理，该原理指出不可能同时定位粒子的动量和位置，粒子位置的测量越精确，其动量的测量就越不精确，反之亦然 。

基本粒子理论

1934年6月21日，沃纳·海森堡提出正子理论。1953年后，把重点转向基本粒子理论的研究。1958年4月，提出了非线性旋量理论。这个理论的基础是4个非线性微分方程及其包括引力子在内的所谓“宇宙公式”。这些方程系运用于自然界中，能体现出普遍对称性的基本形式的微分系统，而且能解释高能碰撞中产生的基本粒子的多样性。

学术论著

沃纳·海森堡撰写了一系列物理学和哲学方面的著作，如《原子核科学的哲学问题》《物理学与哲学》《自然规律与物质结构》《部分与全部》《原子物理学的发展和社会》等。

人才培养

沃纳·海森堡一生中指导的研究生以及和他一起工作的助手有多位获得诺贝尔奖 ，以及领导和参与曼哈顿计划，具体信息如下：

荣誉表彰

家世背景

沃纳·海森堡的父亲奥古斯特·海森堡（August Heisenberg）士是语言学家和东罗马史学家，曾经在慕尼黑大学担任中世纪和现代希腊语教授，弟弟欧文（Erwin）是一名化学家 。

婚姻家庭

1937年4月29日，沃纳·海森堡与柏林经济学教授赫尔曼·舒马赫（Hermann Schumacher）的女儿伊丽莎白·舒马赫（Elisabeth Schumacher）结婚，婚后共育有七个儿女 。

海森堡之谜

“海森堡之谜”主要指的是海森堡本人在二次大战期间主持纳粹德国核物理研究期间所起的作用，以及纳粹德国为什么没有利用他们当时在这方面的优势，成为世界上第一个掌握制造原子弹的国家。战后，人们谴责与纳粹合作的科学家，自然针对海森堡的作用提出问题。对此，海森堡辩解说，他实际上是为纳粹在这方面的研究设置了种种障碍，才使得纳粹没有研制出原子弹。海森堡在1942年要求拨款时，也确实只要求了区区几百万当时的“帝国马克”，这对于研制原子弹简直就是开玩笑。但是，反对这样说法的人也大有人在，他们认为海森堡确实是在为纳粹服务，只是他数学和理论计算能力较差，影响了研究信心和进度 。

哥本哈根之谜

“哥本哈根之谜”本来是“海森堡之谜”的一部分，但也可自成一章。1941年9月，丹麦已被纳粹德国占领，但玻尔还没有离开丹麦，此时，海森堡和另外一名德国物理学家冯·魏茨泽克突然来到哥本哈根访问玻尔。直至今日，人们对这两人哥本哈根之行的动机还有争论。支持海森堡的人说，海森堡的目的是告诉玻尔，纳粹德国不会制造出原子弹，让玻尔利用他的影响使反对纳粹的国家也不研究原子弹。另一派则认为，海森堡想劝说玻尔放弃不与纳粹合作的立场，帮助研制。

海森堡计划

德国科学基金会成立了海森堡计划（Heisenberg Programme），主要是针对那些通过艾美诺特计划有资格担任教授职位的研究人员，初级研究小组的领导，德国科学基金会项目人员职位，私营部门研究或中级教师职位。还包括初级教授，从国外归来的德国研究人员，以及希望在德国从事职业的适当合格的外国研究人员（尚未获得正教授职位）。海森堡计划有四种类型的资金：海森堡教授（Heisenberg professorship）、海森堡职位（Heisenberg position）、海森堡临床医生的临时替代职位（Heisenberg temporary substitute position for clinicians）、海森堡奖学金（Heisenberg fellowship） 。