Recibió una educación privada hasta que cumplió doce años, cuando fue enviado a la Academia Militar de Elin en Kensington, bajo la supervisión de su tío y médico del rey, John Pringle.

También tuvo tiempo para dedicarse a la política, y fue miembro del Parlamento por el distrito municipal de St.

En los inicios de su carrera, estudió química con Joseph Black e historia natural con John Walker, pero demostró un escaso interés en la geología, hasta que conoció a James Hutton, de quien se hizo amigo y seguidor.

Hutton suponía que el agente principal de los cambios geológicos era el calor interno del planeta, mientras que Werner y sus seguidores, conocidos como neptunistas, achacaban los cambios geológicos a la acción del agua.

Werner sostenía que si las rocas se licuaran por acción de las elevadas temperaturas, al enfriarse se convertirían en una sustancia vítrea y no en una cristalina como aparecían aquellas sustancias que precipitaban de una solución acuosa.

Hall intentó probar en laboratorio las objeciones neptunistas a la teoría de Hutton.

Después demostró que la caliza derretida podía convertirse en mármol al enfriarse.