Educat en una família de classe mitjana afroamericana, estudià música, química i matemàtiques. El 1920, traslladat a Nova York, entrà de director musical a la companyia discogràfica Black Swan, el primer segell discogràfic afroamericà. El 1924 formà una elegant orquestra de ball, que al llarg de la dècada fou pionera en l’adopció dels elements jazzístics en les orquestres de Nova York. Solistes importants, com Coleman Hawkins, començaren la seva carrera amb Henderson. Del 1935 al 1940 arranjà peces per a Benny Goodman. Després, refundà la seva orquestra, allunyat de l’èxit de les big bands, del qual ell era un dels responsables.