Hess mottok sin Doctor medicinae fra Universitetet i Zürich i 1906, og praktiserte som kirurg og oftalmolog. I 1912 forlot han denne praksisen og begynte med forskning. Hans hovedinteresser var regulering av blodstrømmer og respirasjon. I forlengelsen av disse forskningsinteressene, begynte han å kartlegge den delen av diencephalon som kontrollerer de indre organene.