Nach Jurastudium in Kiel trat Waitz mit Übersiedlung nach Berlin 1833 in den Kreis um Ranke ein und entschied sich, Geschichte zu studieren. Promotion über ein quellenkritisches Thema (1836). Dann Mitarbeiter von Pertz bei der Herausgabe der "Monumenta Germaniae Historica". Nach Kiel berufen (1842), las er über Geschichte des Mittelalters sowie über Schleswig-Holstein'sche Landesgeschichte. Seine weitere akademische Laufbahn (seit 1847 in Göttingen) wurde durch die Ereignisse des Jahres 48 unterbrochen, die Waitz in das politisch-parlamentarische Leben führten: in die Schleswig-Holsteinische Ständeversammlung und in die Frankfurter Nationalversammlung, in der er als Abgeordneter von Kiel besonders im Verfassungsausschuß tätig war. In der Folgezeit maßgebend an der Belebung mittelalterlicher Forschung in Göttingen beteiligt. 1875 übernahm er in Berlin den Vorsitz der Zentraldirektion der Monumenta Germaniae Historica als Nachfolger von Pertz.

Sein wissenschaftliches Hauptwerk ist die von 1844 bis 1878 in 8 Bänden erschienene "Deutsche Verfassungsgeschichte", nicht eine abschließende Darstellung, aber eine grundlegende, höchst wertvolle Materialsammlung, ergänzt durch die Veröffentlichung von Urkunden zur deutschen Verfassungsgeschichte im 10., 11. und 12. Jahrhundert (1871). Ferner sind seine zweibändige Schleswig-Holsteinische Geschichte bis 1660 (1851-54) und die "Jahrbücher des Deutschen Reiches unter Heinrich I." (1863), sowie seine Bearbeitung der 3-5. Auflage von Dahlmanns "Quellenkunde der Deutschen Geschichte" zu nennen (seitdem "Dahlmann—Waitz").