Den 20-åriga England internationella passerade en medicinsk och överenskomna personliga villkor med klubben på torsdag i ett avtal som rapporterades vara värt £ 20m.
Henderson, klubbens första sommarsignering, undertecknade vad Liverpool beskrev som "ett långsiktigt avtal".
"Jag är över månen, överlycklig att vara här och jag ser verkligen fram emot det," Henderson berättade Liverpool webbplats.
"Det är svårt att lämna klubben. Jag är en Sunderland-kille, jag har stöttat dem hela mitt liv.
"Men jag ser verkligen fram emot framtiden nu och uppenbarligen är detta en enorm möjlighet för mig. Jag är jätteglad över det."
Steven Gerrard är en av de bästa spelarna i världen, du vill spela med honom och träna med honom för att försöka förbättra dig själv som spelare
Mittfältaren, vars enda mössa för England kom i november förra året mot Frankrike, har nu gått med i England Under-21-truppen i Danmark inför EM.
Black Cats hade avvisat Liverpools tidigare erbjudande för spelaren, som ansågs vara värt £16m.
Striker David Ngog, 22, skulle kunna röra sig i motsatt riktning som en del av avtalet, men det är ännu inte bekräftat.
Henderson kommer att erbjuda konkurrens i Reds mittfält, som redan skryter med internationella Steven Gerrard, Lucas Leiva, Raul Meireles och Christian Poulsen.
"Kommer till en massiv klubb som Liverpool, det kommer alltid att finnas konkurrens," tillade Henderson. "Förhoppningsvis kan jag fortsätta arbeta hårt, fortsätta att förbättra, och få min chans på planen.
"(Gerrard) är en av de bästa spelarna i världen, du vill spela med honom och träna med honom för att försöka förbättra dig själv som spelare. Förhoppningsvis kan jag lära mig mycket av honom."
Reds chef för fotboll Damien Comolli sade om affären: "Jag är mycket nöjd eftersom han var en av de mål vi hade och när du får ditt första mål det är alltid ett bra tecken eftersom du tror att de andra kommer att komma igenom också.
"Han har fått alla de färdigheter som vi tekniskt sett behövde", tillade han. "Han är bra med bollen, han är kreativ, han har bra passning, han är fysiskt mycket bra.
"Det är allt vi ville ha i en midfielder och han är mångsidig också. För manager Kenny Dalglish han kommer att vara den spelare vi ville ha."
Den Sunderland-födde Henderson, som hade en låneformel i Coventry City tidigt i sin karriär, undertecknade ett femårigt kontrakt på Stadium of Light i april 2010.
Han kom till en framträdande plats när Steve Bruce's Black Cats gjorde en bra start på säsongen och belönades med en Englandanrop av coach Fabio Capello.
Och även om hans form doppades som Sunderland kämpade i andra halvan av kampanjen, är Henderson fortfarande betraktas som en av Englands ljusaste unga framtidsutsikter.
Manchester United hade ansetts vara de långvariga favoriterna att underteckna Henderson efter att han gjort en enastående start på förra säsongen, men deras intresse svalnade och chefen Sir Alex Ferguson har gått vidare till andra midfield mål.
Liverpool har slutfört undertecknandet av Jordan Henderson från Sunderland.