Виктор Франц Гесс родился 24 июня 1883 года в замке Вальдштейн в Австрии в семье главного лесничего имения принца Оттинген-Валлерштейна. В 1893-1901 годах он учился в гимназии, а после ее окончания поступил в Грацкий университет. В 1906 году Гесс защитил докторскую диссертацию по физике.
Он работал в Венском университете, в институте радиевых исследований и интересовался ионизирующим действием радиоактивных излучений. С помощью зондов он подтвердил теорию о том, что радиация идет не из-под земли, не от Солнца, а из космоса. Эти эксперименты привлекли внимание других физиков к космическим лучам. С 1919 по 1921 годы Гесс работал в университете Граца.
В 1921-1923 годах Гесс жил в США, руководил исследовательской лабораторией Радиевой корпорации Соединенных Штатов в Ориндже, штат Нью-Джерси. Затем вернулся в Грац и стал деканом факультета. Он основал под Хафелекаром станцию по исследованию космических лучей.
В 1936 году за открытие космических лучей Гесс вместе с Карлом Андерсоном получил Нобелевскую премию по физике.
После прихода фашистов к власти в Австрии Гесс бежал в Швейцарию, а затем в Нью-Йорк. Преподавал физику, стал гражданином США. До конца жизни он изучал явления космических лучей и радиоактивности.
Скончался Виктор Гесс 17 декабря 1964 года в Маунт-Верноне.