Родился в Данди, окончил там же высшую школу, занимался юриспруденцией и рисованием карикатур. Однако, его основным хобби были астрономия и математика, а изобретённый им новый метод измерения долготы привлек внимание известного астронома Т.Юнга. Юнг в своем посмертном письме Адмиралтейству рекомендовал Хендерсона на своё место. Адмиралтейство назначило Хендерсона на менее почётную должность — астрономом в обсерваторию на Мыс Доброй Надежды в Южной Африке, где он проработал с апреля 1832 по май 1833, выполнив большое количество наблюдений звёзд. Отметил, что Альфа Центавра имеет значительное собственное движение, и сделал вывод, что она может быть одной из ближайших к Солнцу звёзд.
Одним из ключевых вопросов в астрономии 1830-х было измерение расстояний до звёзд, и Хендерсон стал одним из первых, кто измерил расстояние до ряда звёзд. Расстояние до Альфа Центавра он оценил в 3,25 световых лет, что на 33,7 % меньше истинного значения. Из-за сомнений в точности результатов своих измерений Хендерсон не публиковал их до 1839, поэтому приоритет в измерении межзвездных расстояний был отдан Ф. В. Бесселю, который в 1838 опубликовал данные своих измерений расстояния до звезды 61 Лебедя. В 1834 по рекомендации премьер-министра Великобритании лорда Мельбурна Хендерсон стал первым, занявшим только что учреждённую должность Королевского астронома Шотландии. Кроме того, он был назначен заведующим кафедрой астрономии в университете Эдинбурга. На этих должностях он работал до своей смерти в 1844.
В апреле 1840 избран членом Лондонского королевского общества.