Nació y creció en un ambiente intelectual y artístico.  En 1915 se trasladó con su familia a Madrid, donde estudió en el Liceo Francés, al mismo  tiempo que recibía clases de violín y comenzaba a realizar sus primeros dibujos. Tres años después regresaron a París, donde Viñes hizo saber a sus padres la intención de dedicarse a la pintura. Ante esta decisión, su padre lo llevó a visitar a Picasso, amigo suyo, al que impresionó con sus dibujos. Este lo animó a seguir en la profesión, a pesar de su corta edad –tenía 14 años–, y le aconsejó que cursase estudios en una escuela especializada. Picasso se convirtió desde entonces en su figura de referencia.

Fue alumno de Maurice Denis y Georges Desvallières en la Académie d’Art Sacre, y posteriormente frecuentó las clases de dibujo de la Grande Chaumière en Montparnasse, donde conoció a su futura esposa, Lulú Jourdain. Completó su primera formación trabajando en los estudios del exfuturista Gino Severini y de Andre Lhote, que lo familiarizó con los nuevos postulados del cubismo. Las influencias de estos dos maestros se evidencian en la pintura de Viñes hasta los años sesenta.

Gracias a su tío, Ricardo Viñes, afamado pianista y compositor, Hernando pudo relacionarse con personalidades como Debussy, Satie, Ravel, Odilon Redon, Albéniz o Manuel de Falla. En 1923 colaboró con Manuel Ángeles Ortiz y Hermenegildo Lanz en los decorados y el vestuario de El Retablo de Maese Pedro, de  Falla. En esta época su pintura atraviesa una breve fase clasicista, influida por Picasso.

De la mano de Buñuel conoció el surrealismo, corriente que se vio reflejada en las pinturas de Viñes entre 1926 y 1927, pero sin llegar a cuajar en su estilo. En esta época expuso de manera colectiva con Picasso, Beaudin, Bores y Fenosa, y realizó su primera exposición individual en 1928 en la Galería Percier de París. En los lienzos de 1929 y 1930 se observa su estrecha cercanía con Bores, mostrándonos la fugacidad de las cosas, la poesía y la melancolía.

En 1931 contrajo matrimonio con Lulú Jourdain. A partir de entonces su obra toma un matiz intimista y sensual, apartándose cada vez más del cubismo y acercándose a la pintura de los fauvistas –Matisse, Marquet, Bonnard o Vuillard– que se traduce en una pintura cargada de luminosidad y de un cromatismo intenso.

Los acontecimientos de la Guerra Civil hicieron que se comprometiese con la causa republicana: fue uno de los artífices del Pabellón de la Exposición de París de 1937 y participó en numerosas iniciativas antifranquistas de la posguerra. Estas actividades tienen como consecuencia la disminución temporal de su producción artística. Durante su exilio, de más de treinta años, alcanzó la madurez creativa: su pintura se hizo más densa y sus colores más intensos, reflejando la desolación y la angustia de la II Guerra Mundial. Sin embargo, comenzó aquí un difícil período de quince años en el que, aunque no abandonó la pintura, tuvo que dar clases particulares de guitarra para poder subsistir.

En 1965 aceptó la proposición del Ministro de Educación y la Dirección General de Bellas Artes para hacer una gran exposición retrospectiva de toda su obra en el Museo de Arte Moderno de Madrid. A partir de entonces, mediante un contrato con la Galería Theo, expuso cada año en Madrid, Valencia y Barcelona. Es en este momento cuando se plantea su regreso a España, y finalmente se instala en Madrid, donde pinta numerosos paisajes de la sierra madrileña.

En 1984 sufrió una grave operación quirúrgica, pero no abandonó los pinceles hasta 1988, fecha en la que decidió retirarse. Murió el 24 de febrero de 1993.