Nach dem Biologiestudium mit den Schwerpunkten Botanik und Genetik, Promotion zum Dr. phil. sowie einer Assistentenzeit an der Universität Jena ging Hanns Langendorff 1929 an das Katharinenhospital Stuttgart. Hier nahm er gemeinsam mit seiner Ehefrau Dr. Margarethe Langendorff wissenschaftliche Arbeiten zur biologischen Wirkung ionisierender Strahlen auf, 1936 folgte die Berufung als Direktor des Radiologischen Instituts in der Medizinischen Fakultät der Universität Freiburg. Dieses älteste deutsche Institut der Strahlenforschung hat Hanns Langendorff als Direktor und seit 1959 als Ordinarius bis 1971 geleitet. Während der 35-jährigen Tätigkeit in Freiburg erstreckten sich die Untersuchungen zur Strahlenwirkung auf Aminosäuren bis hin zum Säugerorganismus in seiner Gesamtheit, einschließlich der Wirkung auf menschliche Zellen.
Die besondere Leistung von Hanns Langendorff liegt darin, dass er die Strahlenbiologie zwar immer in ihrer ganzen Breite gesehen, aber herausragende Schwerpunkte herausgearbeitet und wichtige Impulse gesetzt hat. Er hat schon früh die Bedeutung der Erholungsvorgänge nach Bestrahlung, regulative Prozesse des Stoffwechsels bei Säugern und die Signaltransduktion für die Strahlenwirkung untersucht. Damit hat Langendorff einen wichtigen Beitrag für die Grundlagen der Strahlentherapie bei Krebserkrankungen geleistet. So beobachtete er bereits die Verstärkung der Strahlenwirkung durch Hyperthermie bei der Vernichtung von Krebszellen. Seine Ehefrau Margarethe Langendorff unterstützte seine Arbeit erheblich, insbesondere durch die Aufzucht einer umfangreichen Mäusekolonie. Nach der Zerstörung des Radiologischen Instituts durch Bombenangriffe gründete Hanns Langendorff zusammen mit einem Biochemiker und einem Entwicklungsbiologen ein Institut am Bodensee, das Heiligenberg-Institut für Experimentelle Biologie, das er neben dem Freiburger Institut leitete.
Margarethe und Hanns Langendorff