A Hannoverhez közeli Lenthében született, tizennégy testvér közül negyedikként,
fivérei közül Carl és Friedrich a Siemens-Martin acélgyártási eljárás kidolgozásával vált ismertté.
Bérlőként gazdálkodó apja a jobb megélhetés reményében 1823-ban Lübeck környékére költözött, Werner itt fejezte be középiskolai tanulmányait, de anyagi helyzetük miatt érettségi vizsgát nem tehetett.
1835-ben jelentkezett a porosz hadseregbe, így tanulhatott három évig matematikát, fizikát és kémiát a berlini műszaki akadémián.
Első szabadalmát 1842-ben, tüzér hadnagyként nyerte el
egyszerű és megbízható távírójára. Nem sokkal később kapcsolatba került a gépészmérnök Johann Georg Halskéval, akivel 1847. október 1-jén Berlinben megalapították a Siemens és Halske Távíró Társaságot.
A cég már a következő évben megkapta első kormányzati megbízását, ők építhették ki a Berlin–Frankfurt távíró vonalat.
Siemens 1849-ben otthagyta a hadsereget, hogy minden figyelmét a vállalatnak szentelhesse.
A porosz államapparátussal azonban gyorsan konfliktusba kerültek, ezért vállalkozásuk kényszerűségből a külföldi piacokon próbált terjeszkedni.
A Siemens leányvállalatokat alapított Oroszországban és Angliában is, utóbbit Werner testvérei vezették. Oroszországban ők építették ki a távíróhálózatot a Balti-tengertől a Fekete-tengerig, a brit piacon a víz alatti kábelek lefektetése jelentette az áttörést a vállalat számára. 1870-ben műszaki bravúrt megvalósítva felállították a London és Kalkutta közötti, 11 ezer kilométer hosszúságú távíróvonalat, de a Siemens cég kötötte össze tenger alatti kábelekkel Amerikát és Európát is.
A nevével fémjelzett konszern 1887-ben jelent meg Magyarországon, amikor megalakult a Siemens és Halske Berlin-Budapest vegyes vállalat.
Ez a cég építette meg a Nagykörúton az első villamosvonalat,
majd 1896-ban a nevezetes millenniumi földalattit.
A tudományos munkásságát folytató Siemens 1866-ban felfedezte, majd szabadalmaztatta a Jedlik Ányos által már 1861-ben leírt dinamóelvet. (A két tudós egymástól függetlenül tette meg a felfedezést.)
Siemens tervei alapján épült az első villamosvasút, nevéhez fűződik a németországi utcai világítás rendszerének kiépítése,
1875-ben bebizonyította, hogy a vezetőben az elektronok közel fénysebességgel haladnak.
A feltaláló számos szakmai és anyagi elismerésben részesült, a díszdoktori címek mellett a Porosz Akadémia tagjává választották és a francia Becsületrenddel is kitüntették, életműve elismeréseként 1888-ban nemesi címet kapott.
Werner Siemens kétszer házasodott, első feleségétől négy gyermeke született. Megözvegyülése után 1869-ben nősült újra, egy távoli unokatestvérét vette el, akitől még egy fia, a vállalatot továbbvivő Carl-Friedrich született.
A szociális érzékenységéről is híressé vált feltaláló,
aki mindig igyekezett megfelelően gondoskodni munkásairól, 1890-ben vonult vissza a vállalat vezetésétől. Két évvel később, 1892. december 6-án halt meg Berlinben, 76 éves korában. Neve és öröksége ma is él.
Az immár globális vállalatbirodalommá fejlődött Siemensnek a világ közel 200 országában mintegy 400 ezer munkavállalója van. A cég ma energia-, egészségügy- és ipar-, valamint a 2011-ben alapított infrastruktúra- és városportfólióval működik.