Herbert Jeffrey Hancock Chicagóban született. Hétéves korától tanult zongorázni, egy nyilatkozata szerint meghatározó volt számára, mikor tanára Chopin műveit játszotta neki. Tizenegy évesen már a Chicagói Szimfonikusokkal adta elő Mozart D-dúr zongoraversenyét. Oscar Peterson és Bill Evans hatására a jazz is élénken foglalkoztatta, és hamarosan műfajt váltott. Az egyetemen egyszerre tanult villamosmérnöknek és zenésznek, nem csoda, hogy később értő kézzel szólaltatta meg az elektronikus hangszereket.
Húszévesen kezdett együtt dolgozni Donald Byrd trombitással, aki mentora lett. Az ő ajánlására szerződtette szólistaként az egyik leghíresebb jazzkiadó, a Blue Note. 1963-ban jelent meg Takin' Off című bemutatkozó lemeze, a sikeres albumon hallható volt első szerzeménye, a Watermelon Man is. A jazz-sztenderddé vált dalt később funkos elemekkel dúsítva is felvette, s feldolgozta többek között Quincy Jones, Mongo Santamaría, Alexis Korner és Manfred Mann is.
Pályafutásának meghatározó pillanata 1963 májusában következett el, amikor Miles Davis, minden idők legnagyobb jazztrombitása meghívta második kvintettjébe a szaxofonos Wayne Shorter, a dobos Tony Williams és a bőgős Ron Carter mellé. Öt évig játszott a műfajt megújító legendás zenész mellett, Davis javaslatára fordult érdeklődése az elektromos zongora felé, a jazzben elsőként ő alkalmazott szintetizátort.
1973-ban önálló együttest alapított The Headhunters néven, bemutatkozó lemezük lett az első jazz-platinalemez. Néhány évvel később visszatért Miles Davishez, de a jazz mellett továbbra is játszott populárisabb darabokat. Az 1983-as Future Shock című lemezéről kimásolt Rockit című dala még a brit tízes listára is felkerült, ezért kapta első Grammy-díját. Az évek során olyan muzsikusokkal játszott, mint a trombitás Freddie Hubbard és Lee Morgan, a billentyűs Chick Corea, a basszusgitáros Marcus Miller, a gitáros Pat Metheny és Carlos Santana.
Számtalan filmhez, tévésorozathoz komponált zenét. Első alkalommal 1966-ban az olasz Michelangelo Antonioni Nagyítás című klasszikus alkotásán dolgozott, amelyet több tucat film kísérőzenéje követett. 1986-ban a Jazz Párizsban (Round Midnight) című filmért – amelyben maga is szerepelt – Oscar-díjat kapott.
2001-ben a techno és a hiphop műfajok előadóival muzsikált együtt, majd a szaxofonos Michael Breckerrel és a trombitás Roy Hargrove-val vett lemezre egy koncertet egykori zenésztársai, Miles Davis és John Coltrane emlékére.
2022-ben a világ egyik leghíresebb rockzenei fesztiválja, az angliai Glastonbury fesztivál egyik fellépője volt.
A sokoldalú és fáradhatatlan zenész a koncertek és lemezfelvételek mellett rengeteg időt szentel az ifjú tehetségekre, többekkel színpadra is lép, a fiatalok zenei oktatásában is részt vállal, 2012 óta a Kaliforniai Egyetem (UCLA) tanára. Egyik alapítója volt 1986-ban a Thelonious Monk Institute jazzintézetnek, amely 2019 óta Hancock nevét viseli. Itt volt tanítványa többek között a magyar Oláh Tzumo Árpád zongorista is. A világ legjobb jazz-zongoristái között számon tartott Hancock nevéhez több különleges produkció is fűződik, a többi közt Chick Coreával együtt Bartók Béla több művét is előadta két zongorára. Lang Lang társaságában előadta Gershwin Kék rapszódiáját, a montreux-i dzsesszfesztiválon pedig Liszt Ferenc Magyar rapszódiáját: a kínai művész az eredeti változatot játszotta, míg Hancock improvizált. A kiváló billentyűs több alkalommal járt Magyarországon, a New York-i Carnegie Hallban együttesével lépett fel Pege Aladár nagybőgős.
köztük négy évtized után első jazz-zenészként az év albumáért járót, három évvel később The Imagine Project című albuma két Grammyt kapott. Beválasztották a big band és jazzhírességek csarnokába, csillaga a Hollywoodi hírességek sétányát is ékesíti. 2011-ben az UNESCO jószolgálati nagykövetének nevezték ki, a következő évben az ő kezdeményezésére lett április 30. a jazz világnapja. 2013-ban átvehette az egyik legrangosabb amerikai kulturális elismerést, a Kennedy Center díját, a francia Művészetek és Irodalom rendjének parancsnoka, tagja az amerikai művészeti és tudományos akadémiának. 1965-os, Maiden Voyage című albumát 1999-ben beiktatták a Grammy Hírességek Csarnokába. 2016-ban Grammy-életműdíjjal ismerték el, ugyanabban az évben fellépett a jazz világnapja alkalmából rendezett nagyszabású fehér házi jazzkoncerten. Idén májusban a Polar zenei díj egyik kitüntetettjeként ismerik el Stockholmban. Memoárja Herbie Hancock: Possibilities címmel 2014-ben jelent meg.
