Músic precoç, rebé lliçons de piano de G. Cendoya i d’harmonia de B. Pagola. Entre el 1901 i el 1906 estudià a la Schola Cantorum de París. Un mal en una mà li feu reorientar la carrera pianística cap a la composició. De les primeres obres que escriví destaquen el Quatuor à cordes sur des thèmes populaires basques (1905), Irurak bat, per a orquestra (1906), l’obertura per a banda Bidasoa (1907), la marxa per a orquestra Euskal Festara (1908), Cantos vascos, per a cor mixt, la Rapsodia vascongada, per a piano (1909), i música per a orgue. En totes elles es fa evident la predilecció per la música popular basca, que constituí, sovint, la seva font d’inspiració. Fou en el gènere líric on demostrà el gran talent dramàtic i expressiu. El 1910 estrenà a Bilbao el seu primer gran èxit en aquest camp, la pastoral lírica Mendi-Mendiyan, amb text de José Power -les parts parlades eren en castellà, i les cantades, en basc-. El 1914 estrenà a Madrid la sarsuela Las Golondrinas, amb text de Gregorio Martínez Sierra, obra que situà Usandizaga al capdavant dels compositors d’aquest gènere. El seu germà Ramon convertí l’obra en òpera, que es presentà el 1929 al Gran Teatre del Liceu de Barcelona. El 1918 fou estrenada, pòstumament, l’òpera La llama, també amb text de Martínez Sierra i arranjada pel germà del compositor.