Som tredje generasjons prest i Hordaland representerte Niels Hertzberg et norsk prestedynasti. Som embetsmann kombinerte han god lokalkunnskap med stor autoritet og sosiale bånd til sine menigheter. Slikt ble lagt positivt merke til både av det øvrige embetsverk og av folk flest, og det har lagt grunnlaget for hans ry.
Hertzberg begynte 1776 på Bergens katedralskole og ble dimittert derfra til universitetet i København 1778. Farens dårlige økonomi gjorde hans første opphold i København kort. Hjemme på Finnås underviste han sine yngre søsken, mens han på egen hånd leste klassiske språk. Fra ung alder hadde han også lært seg engelsk og fransk. I tillegg tilegnet han seg kunnskaper i landmåling og tegning. Selv ville han bli landmåler, men farens behov for hjelp i embetet seiret. 1783 avla han teologisk embetseksamen, og året etter ble han farens personellkapellan. 1786 ble han kalt til sogneprest i Kvinnherad. Hans økonomi ble etter hvert ganske trykkende, og til sist måtte han søke et bedre kall. Fra 1804 til sin død var han sogneprest i Kinsarvik og Ullensvang. 1810–32 var han prost i Hardanger og Voss prosti, et embete han nedla på grunn av dårlig syn.
Hertzbergs presteideal hadde tre viktige komponenter: Han ville være folkeoppdrager, forbilde og far for sine menigheter. Her opererte han ikke med skarpe skiller mellom religiøs og allmenn kultur; Vårherre styrte over alle menneskelige aktiviteter.
Folkeoppdrageren Hertzberg kombinerte en teologisk ortodoks prestekultur med opplysningstidens syn på hva som var nyttig og sedelig. Han ville utbre bibelkunnskap blant folk flest og grep her til nye arbeidsformer. 1815 opprettet han et eget bibelselskap i Ullensvang, som etter 20 år hadde delt ut 600–700 bibler og nytestamenter. Samtidig var hans prestegårder moderne mønsterbruk, og han så gjerne at bøndene lærte av hans eksperimenter. I Kinsarvik støttet han opprettelse av leseselskaper fordi det gav folk flest bedre orientering og økte kunnskaper – vel å merke ved hjelp av “god litteratur”. Og selvsagt var han en aktiv skolemann, forbedret opplæringen av skolelærere og motiverte bøndene til å se verdien av skolegang.
Som forbilde var det særlig de moralske aspekter Hertzberg la vekt på. Han unnvek åpne konflikter med sine menigheter og engasjerte seg sterkt i arbeidet i forlikskommisjonene fra de ble opprettet 1797. Han oppfordret til barmhjertighet gjennom pengeinnsamlinger til nødstedte i og utenfor lokalsamfunnet. Hans mange teknisk-vitenskapelige interesser skulle sette ham istand til å forstå skaperverket – til praktisk nytte for medmennesker. Hertzberg fortsatte med landmåling, og han foretok astronomiske og meteorologiske observasjoner. Sine instrumenter laget han selv, blant annet barometre, termometre og en elektrisérmaskin. Hans arbeid fikk et alvorlig tilbakeslag 1806, da Ullensvang prestegård ble nesten helt ødelagt av en orkan.
Hertzbergs rolle som far for sine menigheter viser både de autoritære og de positive sidene ved det førmoderne presteidealet. Han ønsket i beste hensikt, men også med alle tilgjengelige midler, å forandre viktige sider ved folkekulturen, blant annet alkoholbruk, nattefriing og samværsformer. Tigging og omstreiferi ville han ha slutt på, og han prøvde å forbedre det lokale fattigvesenet. Samtidig opparbeidet han seg et ry som vaksinator og helbreder og søkte stadig nye kunnskaper innenfor medisinen. Mye hadde han lært av sin far, annet leste han seg til, og under et opphold i København 1803 fulgte han også medisinsk undervisning. Han var tidlig ute med massevaksinasjon mot kopper, noe han skrev flere artikler om. Sitt syn på folkekulturen gav Hertzberg klart til kjenne gjennom en topografisk beskrivelse av Kinsarvik prestegjeld, utgitt 1817–22. Han viser her store kunnskaper om – men også distanse til – bøndenes livsform og idealer. Bare slik kunne han både forstå og rettlede – som den gode far.
Hertzberg gjorde en viss politisk innsats, blant annet som medlem av det overordentlige Storting 1814, der han argumenterte for at en union med Sverige var realpolitisk nødvendig. Hans offentlige utspill skapte furore blant tilhengerne av norsk selvstendighet.
Hans mange embetsfortjenester skaffet ham 1811 ridderkorset av Dannebrogordenen, og hans vitenskapelige innsats gjorde ham 1806 til medlem av Det Kongelige Norske Videnskabers Selskab i Trondheim.
I fortalen til sin oversettelse av W. H. Bretons Excursions sluttet Hertzberg seg til de mange som 1835 angrep J. S. Welhaven for hans dikt Norges Dæmring. Som svar på dette angrepet skrev Welhaven diktet “Til Provst Nils Hertzberg”.
Mange av samtidens betraktere var enige om at det Hertzberg ikke oppfylte gjennom kunstferdige prekener og nyanserte standpunkter, det tok han igjen i pedagogisk begavet formidling overfor folk flest. Selv vedkjente han seg en uttrykksform som tok lite hensyn til ytre former; han var utålmodig, med en hang til satire og ironi. I mangt kunne han minne om sin biskop, Johan Nordal Brun, som satte ham høyt og fremmet hans sak. Niels Hertzberg forble til sin død en ortodoks, polyhistorisk geistlig embetsmann. Alt han gjorde hadde røtter i et tradisjonelt presteideal, mens det polyhistoriske ikke brakte ham lenger enn til en kunnskapsmessig åpenhet som ikke nødvendigvis artet seg som dypere forståelse. Niels Hertzberg beskrev sin innsats slik på sine gamle dager: “Dette er jeg mig bevidst at have, efter mine Evners Maal, arbeidet paa som Religionslærer, at 'Unge kjende Gud, og Gamle hver sin Pligt.'”