Родился в Вайлбурге и окончил тамошний Гимназиум. С 1853 учился в Гейдельберге, Мюнxeне, Гёттингене и Бонне. В 1858 г. начал преподавать в Joachimsthalschen Gymnasium в Берлине. Профессор Боннского университета с 1866; был профессором Бернского университета с 1861 по 1863, затем Университета Грайфсвальда.
Громадная эрудиция Узенера проявлена им в целом ряде по большей части мелких работ в самых разнообразных отделах филологии, начиная с Гомера («De Iliadis carmine quodam Phocaico», 1875) и других древнегреческих поэтов и кончая житиями святых («Acta S. Timothei», 1877; «Legenden d. heiligen Pelagia», 1879 и проч.), астрономической литературой Византии («Ad historiam astronomiae symbola», 1876) и латинскими схолиастами (особенно «Scholia in Lucani bellum civile», 1869). Большая часть статей Узенера помещены в журнале «Rheinisches Museum». Из изданных отдельно трудов Узенера особенного внимания заслуживают «Epicurea» (1887; наиболее полное критическое издание источников эпикурейской философии), «Der heilige Theodosius» (1890), «Gotternamen» (1895).
Герман Узенер — создатель знаменитой школы исследования мифологии. Узенер видит в мифе продукт известных представлений, перенося тем самым центр тяжести с обряда и мифа на проблему истории сознания. Образ должен изучаться с точки зрения генезиса, породивших его представлений. Религиозные представления важны не своим содержанием, но общим принципом своего возникновения; вот это-то возникновение, отрицающее формальную логику, говорит, что мышление понятиями вырабатывалось в течение долгих веков, и что ему предшествовало мышление образами. Все представления создались мифотворческим сознанием, которое противоположно позднейшему, понятийному. Мифологические образы возникли в доистории. Язык, религия, нравственность — общественные проявления, которые проходят стадию развития уже до того, как вступают в историю. В поздних формах упорно продолжают жить ранние, свидетельствующие об этой предварительной стадии пройденного развития, и нужно уметь распознавать в них исходное значение.
Таким образом Узенер закладывает новое учение об образном представлении как об одной из начальных стадий сознания. Как результат, появляются систематические исследования по религии, в частности — по христианству, возводимому к языческим представлениям, и рядом идет работа в области легенды, мифа, обряда, имени, образа. Особенно важно, что создается наука об имени и эпитете, и под ними показывается мир первичных представлений, тождественных тем же представлениям, что параллельно создают миф и обряд. Ещё дальше Узенер подходит с этой же точки зрения и к вещи, показывая с большим мастерством, что вещественный предмет есть носитель того же образного смысла, что и миф. Два больших теоретических вывода остаются после работ Узенера. Первый говорит о необходимости метода, освобожденного от современного «здравого смысла»: если мы хотим понимать более древние ступени развития, то мы должны совершенно освободиться от представлений нашего времени. Второй показывает основное тождество «многоразличных» и «многозначных» образов, то есть между тождеством и различием образа впервые улавливается какая-то связь. В этих двух принципах, по существу единых, Узенер с исторической точки зрения закладывает фундамент полисемантики образа. Для изучения мифа, обряда, языка, религии и пр. Узенер требует изучения антропологии, этнологии и культуры низших классов: он — приверженец исторического метода. Узенер мечтает о новой науке, которая исследовала бы религиозные представления, и о новом методе в изучении литературы — историческом.
Далеко отстоя от философских или теоретических задач, Узенер, тем не менее, обогащает именно теорию и именно философию науки.
Выдающийся ученый, Узенер повлиял на развитие многих областей классической науки, в первую очередь на формирование понятий в религии. Среди его студентов и учеников были многие известные деятели. До опубликования Фридрихом Ницше «Рождения трагедии» Узенер оказывал ему поддержку, после списал как ученого. Ульрих фон Виламовиц-Меллендорф, представитель второго поколения немецких филологов, учившийся у Узенера в Бонне в 1867—1869 гг., во многом не соглашался со своим учителем. Их переписка опубликована. Среди других учеников Узенера Герман Дильс, Пауль Наторп, Ханс Лайтцман, Альбрехт Дитрих и Рихард Райтценштайн.