Jurjen Hempel studeerde orkestdirectie bij David Porcelijn en Kenneth Montgomery aan het Utrechts conservatorium. Al tijdens zijn studie werd hij uitgenodigd om te assisteren bij Edo de Waart, Hans Vonk en David Robertson. Op uitnodiging van Seji Ozawa nam hij in 1994 deel aan de beroemde dirigentencursus van Tanglewood, waar hij onder andere les kreeg van Bernard Haitink en Lorin Maazel. In 1996 was Jurjen Hempel finalist en prijswinnaar van het eerste Sibelius Dirigenten Concours in Helsinki, waarna vele uitnodigingen van Finse orkesten volgden.

In maart 1996 werd hij benoemd tot assistent-dirigent van het Rotterdams Philharmonisch Orkest naast de huidige chefdirigent Valery Gergiev. In mei 1997 stond hij voor het eerst met dat orkest in het Concertgebouw. Een paar maanden daarvoor stond hij al in het Concertgebouw met het Residentie Orkest. Van zowel het Rotterdams Philharmonisch Orkest als het Residentie Orkest ontvangt hij regelmatig uitnodigingen.

Jurjen Hempel heeft een goede reputatie op het gebied van hedendaagse muziek. Regelmatig werkt hij samen met ensembles als het London Sinfonietta, het Asko Ensemble, het Nieuw Ensemble, het Nederlands Blazers Ensemble, Ensemble Contrechamps in Genève, het Schönberg Ensemble en Orkest de Volharding.

Regelmatig dirigeert Jurjen Hempel op grote festivals. Na zijn uitvoering van Richard Strauss' Salomé op het Gergiev Festival werd hij uitgenodigd Salomé te dirigeren in Gergiev's Mariinsky Theater in St. Petersburg. Hiermee was hij de eerste Nederlandse dirigent die ooit in dit beroemde theater mocht dirigeren. In juni 1998 werd hij gevraagd voor een productie van de Mariinsky Opera Company in de New Israelia Opera in Tel Aviv. In het voorjaar van 2004 dirigeerde hij de opera Shadowtime van Brian Ferneyhough op de Münchener Biennale. Later volgden nog uitvoeringen in Parijs, Londen en New York.

De laatste jaren werkte Jurjen Hempel onder andere met het Nederlands Philharmonisch Orkest, het Helsinki Philharmonic Orchestra, het Finnish Radio Symphony Orchestra, het Tapiola Sinfonietta, Orchestre Philharmonique de Liege, Orquestra Nacional do Porto, Basel Symphony Orchestra, de Bochum Sinfoniker en het Iceland Symphony Orchestra.

Daarnaast is hij vaste gastdirigent bij zowel de BBC Symphony als de BBC Scottish. Bij het Rotterdams Philharmonisch Orkest wordt hij jaarlijks teruggevraagd als gastdirigent. In 2005 is Jurjen Hempel aangesteld als Music Director van het Ensemble Contrechamps dat Genève als thuisbasis heeft. Hij is de eerste dirigent met een vaste aanstelling sinds het ensemble 25 jaar geleden werd opgericht. In augustus 2005 maakte hij zijn debuut bij de BBC Proms in de Royal Albert Hall met het BBC Symphony Orchestra.

Jurjen Hempel maakte CD opnamen voor onder meer Decca/Argo, Composer's Voice, Elektra Nonesuch en Point Music.