Walter Werbeck studierte die Fächer Schulmusik für Gymnasien (1. Staatsexamen), Kir­chen­musik (A-Prüfung) und Klavier (Staatl. Prüfung für Musiklehrer) an der Hochschule für Mu­sik Detmold, außerdem Geschichte an der Universität Bielefeld sowie Musikwissenschaft bei Arno Forchert am Musikwissenschaftlichen Seminar Detmold/Paderborn: 1980 Magister artium, 1987 Promotion (Dissertation zur deutschen Tonartenlehre in der ersten Hälfte des 16. Jahrhunderts), 1995 Habilitation mit einer Studie über die Tondichtungen von Richard Strauss.

1982–1992 war er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Musikwissenschaftlichen Seminar Detmold/Paderborn, danach lehrte er u.a. in Basel, Marburg, Bonn und Kiel. 1999–2017 war er Professor für Mu­sikwissenschaft mit einem Schwerpunkt in der Kirchenmusik am Institut für Kirchenmusik und Musikwissenschaft der Universität Greifswald, bei gleichzeitiger Lehrverpflichtung an der HMT Rostock.

Er ist Editionsleiter der »Neuen Schütz-Ausgabe«, Mit­herausgeber des »Schütz-Jahrbuchs« sowie der »Greifswalder Beiträge zur Musikwissenschaft«, Mitglied im Editionsbeirat der Ausgabe der »Musikalischen Werke Georg Philipp Telemanns« sowie Mitglied im Pro­jektbeirat der »Kritischen Ausgabe der Werke von Richard Strauss«.

Seine Forschungs- und Arbeitsschwerpunkte sind die Musik des 17. bis 20. Jahrhunderts. Besonders zu Heinrich Schütz sowie zu Richard Strauss hat er zahlreiche Studien veröffentlicht. Das von ihm herausgegebene »Richard-Strauss-Handbuch« wurde 2014 von der Zeitschrift »Opernwelt« zum Buch des Jahres gewählt. Aktuell arbeitet er an einem Handbuch zu Heinrich Schütz, das Ende 2021 erscheinen soll.