Gustav Herz der Pionier der Quantenmechanik wurde 1887 in Hamburg geboren. Nach seinem Physikstudium in den Zentren der modernen Physik in Göttingen, München und Berlin zwischen 1909 und 1911 promovierte er bei Heinrich Rubens in Berlin und wurde Assistent am Physikalischen Institut der Humboldt-Universität.

Zusammen mit dem ebenfalls an der Humboldt-Universität dozierenden Physiker James Franck konzipierte er 1912/1913 Elektronenstoßversuche, die sich später als eine wesentliche Stütze der Bohrschen Atomtheorie und der Quantentheorie erwiesen und unter dem Namen Franck-Hertz-Versuch in die Geschichte eingehen sollten. 1925 erhielten sie dafür den Nobelpreis für Physik.

Im April 1915 nahm er am Gaskrieg bei Ypern teil, wofür Fritz Haber junge Wissenschaftler anwarb.

1925 übernahm er für fünf Jahre die Leitung des Physikalischen Labors der Philips Glühlampenfabriken Eindhoven und war dort mit der Physik der Gasentladung beschäftigt. Danach wirkte er als Professor für Physik in Halle (Saale) und Berlin. 1935 wurde ihm wegen seiner jüdischen Abstammung die Prüfungsvollmacht entzogen, weshalb er auf sein Lehramt verzichtete. Zwar blieb er Honorarprofessor, zog einer "halben Professorenschaft" jedoch eine Tätigkeit als Industriephysiker im Siemens Forschungslabor II vor.

Dort beschäftigte er sich mit Diffusions-Trennanlagen für leichte Isotope, die sich später als zentrale Technologie im System der Uranbomben-Entwicklung erwies. Aus diesem Grund wurde er mit Manfred von Ardenne, Max Steenbeck und anderen "Atom-Spezialisten" im April 1945 von einer Spezialeinheit der Roten Armee nach Sochumi am Schwarzen Meer verbracht, wo Hertz ein Forschungslabor für die deutschen Spezialisten leiten musste.

Neben den Arbeiten Nikolaus Riehls zur Reinstdarstellung von Uran wurden die Gruppen seines Instituts in Sochumi, die Trennkaskaden zur U-235-Erzeugung erarbeiteten, mit hohen Preisen ausgezeichnet. Seine Rückkehr bereits im Herbst 1954 war Bestandteil der Vorbereitungen Ostdeutschlands auf den Wiedereinstieg in die Kerntechnik. Er übernahm diese Vorbereitungen und erhielt 1955 die Leitung des forschungspolitisch zentralen Wissenschaftlichen Rates für die friedliche Anwendung der Atomenergie beim Ministerrat der DDR. Sämtliche Vorbereitungen von der Konzentration der zerstreuten Institute bis zum Ausbau des neuen Dresdner Zentralinstituts für Kernforschung wurden dort erarbeitet.

Ab 1954 war er außerdem Direktor des physikalischen Instituts an der Karl-Marx-Universität in Leipzig, Mitglied der Akademie der Wissenschaften der DDR und Gründungsmitglied des Forschungsrates der DDR. Er erhielt hohe Auszeichnungen wie den Nationalpreis und ist als Autor und Herausgeber eines dreibändigen Standardwerkes zur Kernphysik, dessen erster Band bereits 1958 erschien, eine zentrale Persönlichkeit in der Entwicklung der Kernphysik in der DDR. 1975 starb er als einziger Nobelpreisträger der DDR in Ostberlin.