Christian Andreas Victor Hensen wurde am 10. Februar 1835 in Schleswig geboren und studierte in Würzburg, Berlin und Kiel Medizin. Ab 1858 lehrte er als Prosektor an der Universität Kiel. Hier promovierte er auch 1859 und war von 1864 bis 1911 Professor für Physiologie. Zunächst galt sein Interesse primär der Anatomie und Physiologie der Sinnesorgane, bevor er sich in späteren Jahren vermehrt der Meeresbiologie widmete.

Gemeinsam mit dem Zoologen Karl Möbius und dem Industriellen und Meereskundler Heinrich Adolph Meyer verfasste er umfangreiche Studien zur Ökologie in der Kieler Förde und Bucht. Während dieser Zeit prägte er den heute weltweit gebräuchlichen Begriff „Plankton“ für frei im Wasser treibende und schwebende Organismen. Sein Interesse an diesen Organismen zeigte sich auch bei der sogenannten Plankton-Expedition der Humboldt Stiftung, die im Juli 1889 unter seiner Leitung in Kiel startete. Während der Expedition auf dem Forschungsschiff „National“ entwickelte er quantitative statistische Methoden für die Planktonforschung. Mit speziell von ihm entwickelten feinmaschigen Seidennetzen filterte er das Plankton aus einer 200 Meter hohen Wassersäule von 0,1 Quadratmeter Fläche. Durch die Entnahme von Stichproben an vielen Stellen des Ozeans konnte Hensen das Gesamtaufkommen an Plankton in der obersten 200 m dicken Wasserschicht abschätzen. 

Nebenbei arbeitete Hensen auch als Chemiker und erfand eine Methode zur Darstellung von chemisch reinem Glykogen aus Tiergewebe. Diese Substanz – eine Zuckerverbindung – ist ein heute in der Medikamentenherstellung vielfach eingesetzter Grundstoff. Bis zu seinem Lebensende war er Vorsitzender der Preußischen Meereskommission. 

Victor Hensen verstarb am 5. April 1924 in Kiel.