Christen Heiberg var professor i medisin ved universitetet i Christiania og overlege ved Rikshospitalet. Han innførte studiet av øyesykdommer som eget fag i medisinerstudiet og var en fremragende klinisk lærer og en kirurg av første rang.
Heibergs oppvekst var preget av at han mistet begge foreldrene tidlig. Han måtte derfor bidra til familiens underhold ved å undervise andre barn. Senere finansierte han også studiene med undervisningsarbeid. Lite penger og arbeidet ved siden av medisinerstudiet forhindret ikke at han tok en utmerket medisinsk embetseksamen 1822. Hans begavelse ble også lagt merke til i hjembyen. Året etter eksamen kunne han legge ut på en reise til kontinentet for å studere kirurgi og øyesykdommer, med pengestøtte fra velhavende bergensborgere.
Etter et kort mellomspill som lege i Bergen ble Heiberg 1826 ansatt som lege ved det nyåpnede Rikshospitalet i Christiania. Han hadde allerede da vakt behørig oppsikt i legekretser på grunn av sin øyekirurgi. Som andre norske vitenskapsmenn i denne perioden ønsket Heiberg å bidra til å skape et solid fundament for sin vitenskap. Han la derfor stor vekt på å gjøre egne, selvstendige erfaringer, og ikke ukritisk overta gamle sannheter.
Heiberg innså samtidig at ny medisinsk kunnskap også måtte vinnes gjennom utveksling av erfaringer med kolleger og gjennom publisering. 1826 fikk han derfor 13 leger til å gå sammen i et “Lægevidenskabelig Journal-Læseselskab” som skulle abonnere på utenlandske medisinske tidsskrifter. 1833 var han blant stifterne av Christiania Lægeforening, senere kalt Det norske medicinske Selskab, som også utgav et norsk medisinsk tidsskrift.
Heiberg inntok bemerkelsesverdig raskt en lederrolle blant hovedstadens medisinere, både gjennom sin aktivitet i foreningslivet og som en anfører for den nye generasjon som skulle fremme en “positiv”, erfaringsbasert og nyttig vitenskap.
1828 ble Heiberg ansatt som lektor i medisin ved universitetet ved siden av stillingen ved Rikshospitalet, og som den første ved fakultetet begynte han å gi klinisk undervisning i kirurgi. Han ble dermed nok en gang lærer. Blant studentene gikk han under navnet “Christen Kniv”. 1830 tok Heiberg doktorgraden i medisin på en øyekirurgisk avhandling. Seks år senere inntok han professoratet i kirurgi etter M. A. Thulstrup og ble samtidig overlege på Rikshospitalet.
Heiberg opplevde innføringen av anestesien, men antiseptikken ble vanlig først i hans siste leveår. Han kom dermed til å oppleve at svært mange kirurgiske pasienter døde av postoperative sårinfeksjoner. Dette førte til at han etter hvert ble mer reservert i forhold til kirurgiske inngrep der han ikke anså det som helt nødvendig. 1870 ble hans sønn Hjalmar Heiberg professor i patologisk anatomi.
Christen Heiberg eide en bygård på hjørnet av Rosenkrantz' gate og Karl Johans gate i Christiania. Denne kom senere til å inngå i Grand Hotel. Han organiserte også kjøpet av tomten på den andre siden av Karl Johans gate, som ble overlatt til staten til bygging av den nye stortingsbygningen.
Heiberg ble utnevnt til ridder av St. Olavs Orden 1853 og kommandør 1866. Han var også ridder av den svenske Nordstjärneorden.