海森堡於1927年發表了《量子理論運動學和力學的直觀內容》一文，提出了深具影響力的“測不準原理”，奠定了從物理學上解釋量子力學的基礎。他認為，當我們的工作從宏觀領域進入微觀領域時，我們的宏觀儀器(觀測工具)必然會對微觀粒子(研究對象)產生幹擾。平時，人們隻能用反映宏觀世界的經典概念來描述宏觀儀器所測量到的結果，這樣，所測量到的結果就同粒子的原來狀態不完全相同。根據這個原理，海森堡宣稱，人們不可能同時準確地確定一個物理量的位置和速度，其中一個量測定得越準確，則另一個量就越不準確。因此，在確定運動粒子的位置和速度時一定存在一些誤差。這些誤差對於普通人來說是微不足道的，但在原子研究中卻不容忽視。“測不準原理”原則上可以影響到物理學上或大或小的各種現象，但它的重要性在物理學上的微觀領域表現得更加明顯。通常，在實踐中，如果研究中涉及的數量很大，那麼統計的方法就為研究活動提供了可靠的保障；然而如果涉及的數量很小時，那麼測不準原理會讓我們改變原有的物理因果關係的觀點，並且接受測不準原理。
在測不準原理發現之前，很多人認為，如果能預先測量到自然界中每個粒子在任何時刻運動的位置和速度，那麼對於整個宇宙的曆史，無論是過去、現在還是將來，原則上來說都是可以計算出來的。然而，測不準原理卻否定了這種情況存在的可能性。因為事實上，人們並不能在同一時刻準確地測量到粒子運動的位置和速度。測不準原理在一定程度上說明了科學測量存在的局限性，它說明物理學上的基本定律有時也不能讓科學家在理想的狀況下正確認識研究體係，因而無法完全預測這一體係將要發生的變化。這一原理的提出具有巨大而深遠的意義，它是對科學上的基本哲學觀——決定論思想的一次重大革新。它告訴人們，測量儀器的不斷改進，也不可能克服實際存在的誤差。因而，在實踐中，這一原理被越來越多的科學家所接受。
1976年2月1日，海森堡——這位20世紀傑出的科學家與世長辭。作為量子力學的奠基者，人們永遠不會忘記他改變了人們對客觀世界的基本觀點及其在實際運用中對激光、晶體管、電子顯微鏡等現代化設備中所產生的巨大影響。這位“永遠以哥倫布為榜樣”的科學家，在物理學微觀世界中，開拓了新的途徑，成為量子力學的創始人之一，在微觀粒子運動學和力學領域中做出了卓越的貢獻。