Werner Richard Heymann, geboren am 14. Februar 1896 in Königsberg als jüngster von fünf Söhnen des jüdischen Getreidehändlers Richard Heymann und seiner Frau Johanna, besuchte ab 1903 das Gymnasium Friedrichskollegium und nahm Musikunterricht bei Max Brode, dem Leiter des Philharmonischen Orchesters. 1908 starb der Vater, noch im selben Jahr hatte Heymann seinen ersten Auftritt als Geiger im Philharmonischen Orchester. 1912 zog die Familie nach Berlin, ein Jahr später starb auch Heymanns Mutter.

Nachdem er seine Ausbildung an der Königlichen Hochschule für Musik abgebrochen hatte, nahm Heymann Unterricht bei dem Privatlehrer Willi Kraßmöller, der ihn zum Abitur führte und bei dem er die Bekanntschaft des Jurastudenten Kurt Tucholsky machte. Zu Beginn des Ersten Weltkriegs meldete sich Heymann als Freiwilliger und kam als Sanitäter an die Front, wo seine anfängliche patriotische Begeisterung einem überzeugten Pazifismus wich. In dieser Zeit vertonte Heymann einige Gedichte seines 1915 bei Soisson gefallenen Bruders Walter, und seine während des Krieges entstandenen Orchester-Kompositionen wurden ab 1917 im Verlag Josef Weinberger in Wien verlegt.

Nach Kriegsende zählte Heymann zum Kreis progressiver Künstler, die den politischen Aufbruch der jungen Weimarer Republik mitgestalteten: Er schrieb Musiken für Stücke von Ernst Toller und Georg Kaiser und spielte 1919/20 in Max Reinhardts Kabarett "Schall und Rauch" die Klavierbegleitung unter der Leitung von Friedrich Hollaender. Gemeinsam mit Hollaender wurde Heymann zum Mitbegründer des literarischen und zeitkritischen Chansons: Er komponierte bzw. orchestrierte für Rosa Valetti und Trude Hesterberg, daneben vertonte er Texte von Klabund, Walter Mehring und Kurt Tucholsky.

Die Inflation brachte die Kabarettszene in finanzielle Schwierigkeiten, weshalb Heymann seinen Lebensunterhalt u.a. als Studiomusiker in den Filmateliers Neubabelsberg verdiente. 1925 wurde er Assistent von Ernö Rapée, dem Generalmusikdirektor der Ufa. Ein Jahr darauf übernahm er dessen Nachfolge und war somit verantwortlich für die musikalische Gestaltung in geschätzten 120 Ufa-Kinos.

Heymann komponierte oder kompilierte u.a. Begleitmusiken für die Premieren von prestigeträchtigen Großproduktionen wie F. W. Murnaus "Faust" und Fritz Langs "Spione". Sein Schwerpunkt lag jedoch in der Orchestrierung unterhaltsamer Publikumsfilme, die von Regisseuren wie Carl Froelich und Richard Eichberg inszeniert werden.

1928 verließ Heymann die Ufa – nach eigener Auskunft aus Protest gegen den deutschnationalen Medienunternehmer Hugenberg – und ging zur Tobis, wo er an der praktischen Erprobung des neuen Tonfilmsystems mitwirkte. In dieser Zeit komponierte er für Max Reinhardts Bühneninszenierung der Varieté-Komödie "Artisten" den Song "Kleines Haus am Michigansee" (Text: Marcellus Schiffer), der ein Erfolgsschlager wurde. Bereits 1929 kehrte er jedoch zur Pommer-Produktion der Ufa zurück und übernahm für deren ersten Tonfilm "Melodie des Herzens " die musikalische Leitung. Auch für "Liebeswalzer" von Wilhelm Thiele steuerte er die Kompositionen bei, und seine Lieder für Lilian Harvey – u.a. "Du bist das süßeste Mädel der Welt" – wurden zu populären Schlagern.

1930 begann mit "Die Drei von der Tankstelle" Heymanns enge künstlerische Zusammenarbeit mit dem Texter Robert Gilbert (1899-1978). Gemeinsam mit Gilbert und / oder den Autoren Robert Liebmann, Max Kolpé und Walter Reisch zeichnete Heymann für die populären Musikerfolge der Pommer-Produktion verantwortlich. Zu ihren Evergreens zählen u.a. Titel wie "Ein Freund, ein guter Freund" (aus "Die Drei von der Tankstelle"), "Das muß ein Stück Himmel sein" (aus "Der Kongress tanzt") und "Das ist die Liebe der Matrosen" (aus "Bomben auf Monte Carlo"). Neben Harvey interpretierten zahlreiche Stars wie Willy Fritsch, Hans Albers oder das berühmte Vokalensemble Comedian Harmonists die Kompositionen Heymanns.

Die Machtübernahme der Nationalsozialisten und der Ausschluss jüdischer Filmschaffender durch die Ufa-Direktion beendete Heymanns Karriere in Deutschland. Obwohl sich der Ufa-Vorstand auf seiner berüchtigten Sitzung vom 29.3.1933 für eine Weiterbeschäftigung Heymanns aussprach – mit der Begründung, dass er nach dem Tod seines Vaters evangelisch getauft worden sei und an der Front gedient habe – emigrierte Heymann im April 1933 nach Paris.

Nachdem er bereits 1934 für Erik Charells Filmoperette "Caravan" in Hollywood tätig war, siedelte er 1937 endgültig in die USA über. Auch dank der Unterstützung von Ernst Lubitsch, der Heymann für seine Komödie "Bluebeard's Eighth Wife" ("Blaubarts achte Frau") engagierte – bei der Heymann wieder mit seinem alten Kabarettpartner Friedrich Hollaender zusammenarbeitete –, konnte er sich in Hollywood etablieren. Insbesondere für Lubitsch komponierte er in den folgenden Jahren regelmäßig, so etwa bei "Ninotchka", "The Shop Around The Corner" ("Rendezvous nach Ladenschluss"), "That Uncertain Feeling" ("Ehekomödie") und "To Be Or Not To Be" ("Sein oder Nichtsein").

Heymann wurde mehrfach für den Oscar nominiert und arbeitete bis zum Ende der 1940er Jahre mit einer Vielzahl von Regisseuren und Produzenten zusammen, darunter Alexander Hall, Preston Sturges, Lewis Milestone und Edward Buzzell.

Nach einer schweren persönlichen Krise und einem Selbstmordversuch Anfang 1950 kehrte Heymann nach Deutschland zurück. Gemeinsam mit Robert Gilbert versuchte er an alte Erfolge anzuknüpfen, und angelehnt an "Der blaue Engel" komponierten sie einige neue Songs für eine aktualisierte Bühneninszenierung von Heinrich Manns "Professor Unrat". 1952 heiratete Heymann die Schauspielerin Elisabeth Millberg, und mit der gemeinsamen Tochter Elisabeth lebte das Paar zunächst in Anif bei Salzburg.

Ab 1954 wechselte Heymann stetig zwischen den Wohnorten München und Locarno, und setzte seine Arbeit an Bühnenkompositionen mit Robert Gilbert fort. Nur selten kam es zu Engagements im deutschen Nachkriegsfilm wie für Theo Lingens "Durch Dick und Dünn", "Heidelberger Romanze" mit O. W. Fischer und Liselotte Pulver oder Arthur Maria Rabenalts Neuverfilmung von "Alraune" mit Hildegard Knef und Erich von Stroheim. Die missglückten Versuche der Industrie, mit Farbfilm-Remakes der alten Ufa-Erfolge "Die Drei von der Tankstelle" (1955) und "Der Kongress tanzt" (1955) an vergangene Glanzzeiten anzuknüpfen, markierten das Ende von Heymanns Karriere als Filmkomponist.

Werner Richard Heymann starb am 30. Mai 1961 in München.