Estudió derecho en la Universidad de Viena en 1911, ahí mismo completó su habilitación en derecho constitucional y filosofía del derecho. Cursó un seminario complementario en la Universidad de Heidelberg, bajo la dirección de Georg Jellinek.
En 1919 se convierte en profesor de derecho administrativo en la misma casa de estudios vienesa, a la vez que el Canciller Karl Renner le encarga un diseño de una nueva Constitución que es finalmente terminada en el año 1920. Después de eso, Kelsen es nombrado como miembro vitalicio del Tribunal Constitucional austríaco. Al clima de conservadurismo que se notaba en Austria en 1930, se añade lo suscitado a raíz de la laguna legal en torno al divorcio en la legislación austriaca, conflicto que el tribunal constitucional, presidido por Kelsen, resolvió detectando un conflicto de competencias del ámbito administrativo respecto al jurisdiccional. Esto ocasionaría la sustitución de Kelsen como miembro de dicho tribunal.
El estallido de la segunda guerra mundial lo llevó a abandonar Europa, llegando a los Estados Unidos (1940) gracias a la fundación Rockefeller. Allí ejerció la docencia en la Universidad de Harvard en donde fue titular de la cátedra «Oliver Wendell Holmes». En esta nueva etapa, Kelsen entra en contacto directo con la ciencia jurídica anglosajona: la Common law. Fruto de esto es su trabajo The General Theory of Law and State (1945), publicado precisamente en inglés.
La Universidad de California, Berkeley le depararía un ambiente más sosegado, además de incursiones a Washington como asesor del gobierno en torno a asuntos jurisdiccionales relacionados con los Juicios de Núremberg. Asimismo, en 1945 se firma la Carta de las Naciones Unidas en EE. UU., precisamente, en California. Respecto a este acontecimiento fundamental se sabe que Kelsen no tomó parte, oficial al menos, en ella. Sin embargo, muchas delegaciones de distintos países buscaron asesoría en él antes de las sesiones que se llevarían al cabo, así: Roland Lebeau, de Bélgica; Eenco Van Kleffens, de Holanda; y Vladimir Vochoc, de Checoslovaquia lo consultaron; por lo demás su libro, El Derecho de las Naciones Unidas, tomó parte directo en los debates durante las sesiones. En 1965, ya bordeando los 85 años, Kelsen se dedica, en Berkeley, a escribir la última de sus grandes obras: Teoría general de las normas (1994) que, sin embargo, quedó incompleta.