Он принадлежал к старинной немецкой семье, члены которой проживали не только в Германии, но и в России, Южной Африке и США. Заботы о семье, в которой было шестеро братьев и сестёр, после смерти родителей легли на плечи старшего брата Вернера. После окончания офицерской школы Сименс обратил внимание на свою техническую одарённость и начал заниматься изобретательством. Его первое изобретение — метод гальванических покрытий золотом и серебром, было сделано вскоре после открытия петербургского профессора Б. Якоби. Вступив в Политехническое общество стал участвовать в его заседаниях, на одном из которых выступил с критикой в отношении строящегося англичанами электрического стрелочного телеграфа и предложениями его усовершенствования. Среди тех, кто поддержал идеи Сименса, был Иоганн Георг Гальске. На много лет связала этих людей любовь к изобретательству.
В октябре 1847 года им вместе с механиком Гальске была основана телеграфно-строительная фирма Telegraphenbauanstalt Siemens & Halske, занимающаяся, кроме электротелеграфии, широким кругом работ в области точной механики и оптики, а также созданием электромедицинских аппаратов. В 1849 году фирма S&H построила первую в Германии телеграфную линию Берлин — Франкфурт-на-Майне. Идея затягивать кабель в свинцовые трубы для укладки под землю принадлежит Сименсу. Начиная с 1853 г. фирма S&H вела строительство ряда телеграфных линий в России, связав Санкт-Петербург с Кронштадтом, Гельсингфорсом, Варшавой, Ригой, Ревелем и приняв на себя их техническое обслуживание. В возрасте 35 лет Сименс вошёл в ряды всемирно признанных авторитетов в области электротехники. В 1860 г. Берлинский университет присвоил ему звание почётного доктора философии.
В 1868—1870 годах фирма S&H участвовала в сооружении Индоевропейской телеграфной линии Лондон — Калькутта протяжённостью 11 000 км. Один из участков этой линии, проходившей через Кавказ, был построен на железных опорах и проработал с 1871 по 1931 год. Самое значительное достижение Сименса в области сильноточной электротехники датируется 1867 годом, когда он создал совершенную конструкцию генератора постоянного тока с самовозбуждением, долгое время именовавшуюся динамо-машиной. Динамо-машина Сименса произвела настоящую революцию в горном деле, благодаря ей появились электроотбойный молоток, шахтный электровентилятор, электротранспортёр и, главное, электрическая рудничная дорога.
В начале 1870-х годов S&H построила кабельное судно «Фарадей», оснащённое усовершенствованной кабелеукладочной машиной. В 1874 г. «Фарадей» проложил трансатлантический телеграфный кабель длиной в 5700 км, напрямую связав Ирландию и США и минуя остров Ньюфаундленд. А всего за 10 лет это судно проложило шесть трансатлантических кабелей.
В 1877 году фирма S&H изготовляла телефонные трубки Белла, а в 1881 году участвовала в строительстве первой в Берлине телефонной станции. В 1879 году фирма S&H представила на берлинской промышленной выставке первую электрическую железную дорогу. В 1880 году на выставке в Мангейме первый в мире электролифт. В 1881 году компания Сименса построила первую линию электрического трамвая на окраине Берлина, а в 1882 году начата опытная эксплуатация безрельсового транспорта.
В 1889 году Вернера Сименс начал постепенный отход от активного участия в делах фирмы, в это время в его фирме, включая дочерние предприятия в Лондоне, Санкт-Петербурге и Вене, насчитывалось уже 5000 сотрудников. 31 декабря 1889 года Сименс вышел из руководства фирмой.
В конце своей жизни, обладая даром предвидения событий, Сименс указал на перспективу мировой торговли и экономического объединения Европы: «Это может произойти только благодаря устранению по возможности всех внутриполитических таможенных барьеров, ограничивающих районы сбыта, удорожающих производство и уменьшающих конкурентоспособность на мировом рынке». Умер Вернер Сименс 6 декабря 1892 года.