Родился в Гамбурге в семье Альбина Херцберга и Эллы Бибер. Рано оставшись без отца, воспитывался матерью, которая для содержания семьи работала уборщицей. Учился в технологическом институте Дармштадта, Гёттингенском и Бристольском университетах. Преподавал в технологическом институте Дармштадта (с 1930 года). Будучи женатым на еврейке, в 1935 году был вынужден покинуть Германию и переехать в Канаду, в 1935—1945 профессор университета Саскачевана. С 1945 года профессор Чикагского университета. С 1949 года руководитель отдела теоретической физики Национального научно-исследовательского совета Канады (Оттава). Президент Канадской ассоциации физиков (1956). Вице-президент международного союза теоретической и прикладной физики (1957—1963).
Основные труды по атомной и молекулярной спектроскопии. Автор всемирно известных монографий и большого числа журнальных публикаций по спектроскопии.
Нобелевская премия по химии (1971).