Werner kom fra en bergverksfamilie, faren Abraham David Werner var formann i ei lokal smeltehytte. Han var tidlig opptatt av systematisk mineralogi, og utga i 1774 verket Von den äusserlichen Kennzeichen der Fossilien. Grunnet helseproblemer dro han på svært få studiereiser, og publiserte lite. Fra 1775 arbeidet Werner som inspektør, lærer og tilslutt professor i mineralogi ved bergakademiet i Freiberg.
Werners hovedhypotese, som siden har vist seg feilaktig, var at jordskorpen er dannet gjennom avsetning på havbunnen og ikke gjennom størkning av lavamasser fra jordens indre. Werner mente at et urhav en gang dekte hele jordoverflaten. Dagens landformer og kontinenter mente han kom fram etter at urhavet gradvis trakk seg tilbake. Han forstod ikke opprinnelsen til basalt og avviste at jordas indre var flytende. Werner hadde tross sine motstandere enorm innflytelse, ikke minst på grunn av sine evner som foreleser.
