Nasceu no dia nove de dezembro de 1868, na localidade de Breslau, Alemanha. Morreu no dia 29 de janeiro de 1934, na Basileia. Graduou-se em química orgânica na Technische Hochslule de Berlim, mas aprendeu muito mais como autodidata. Estudou, sobretudo, a física-química, com ênfase na aplicação técnica. Em Karlsruhe, em 1894, começou a pesquisar a decomposição dos hidrocarbonetos. Lecionou nessa cidade de 1896 a 1911, transferindo-se depois para a Universidade de Berlim.
Foi o primeiro a demonstrar a importância do potencial eletrolítico nas oxidações e reduções. Desenvolveu também a primeira teoria geral da redução eletroquímica. Investigou as possibilidades de obtenção de energia elétrica diretamente da combustão do carvão. Pesquisou os compostos do berilo, a produção de alumínio, a passividade do ferro e a velocidade de reação nos sistemas heterogêneos. O seu maior feito, com o qual ganhou o Prêmio Nobel de Química em 1918, foi a descoberta da síntese do amoníaco. Em 1911, foi chamado para dirigir o Instituto Kaiser Guilherme de Físico-Química e Eletroquímica de Dahlem,
Ficou na instituição até 1933, fazendo da escola uma das melhores do mundo. Cientistas de todas as nações iam para lá estudar e trabalhar. Em 1917, colocou-se à disposição do governo imperial alemão durante a Primeira Guerra Mundial. Dirigiu o órgão encarregado da guerra química e chefiou o ataque com cloro em Yeps. Após uma viagem ao redor do mundo, na qual ficou dois meses no Japão, fundou, em Berlim, um instituto cultural que promovia o intercâmbio entre os dois países. O regime nazista o levou a se afastar dos cargos que ocupava. Aceitou um convite para trabalhar na Universidade de Cambridge, Inglaterra, onde passou os últimos meses de vida. Publicou Os Processos Eletrolíticos da Química Orgânica (1910), Sobre a Síntese do Amoníaco e A Química da Guerra (1922).