Boltzmann naceu en Viena cando esta inda era a capital do Imperio Austrohúngaro. Seu pai, Georg Ludwig Boltzmann, era funcionario do estado. Seu avó, que se mudara a Viena dende Berlín, era reloxeiro. Recibiu a educación primaria dun titor particular en casa de seus pais, e a secundaria en Linz. Perdeu a seu pai con 15 anos.
En 1872 coñecería a Henriette von Aigentler, unha aspirante a profesora de Graz. O 17 de xullo de 1876 casaríanse, e tiveron tres fillas e dous fillos. Debido a nova situación familiar, ese ano volve a Universidade de Graz a ocupar a cátedra de Física Experimental. Entre os seus alumnos estarían Svante Arrhenius e Walther Nernst.
Boltzmann gastou moitos esforzos na defensa da teoría atómica, nunha época na que esta inda non era moi aceptada. Isto granxeoulle a inimizade de personaxes importantes como Ernst Mach, o cal entraría en 1895 na universidade como profesor de Filosofía e Historia da Ciencia.
Boltzmann pasou toda a súa vida con fortes cambios de ánimo, no que posiblemente foi un trastorno bipolar non diagnosticado. Meitner relatou que quen estaba ó lado de Bolztmann coñecía estes episodios e sabía dos seus intentos de suicidio. El, en ton de broma, atribuía os seus cambios de humor a ter nacido a noite entre martes de entroido e mércores de Cinsa.
En 1906, en Duino, Trieste, durante as vacacións, aforcouse durante un episodio de depresión. Foi enterrado en Zentralfriedhof, e na súa lápida pode lerse a inscrición , a ecuación que descubriría sobre a natureza estatística da entropía.
Max Planck (1914). The Theory of Heat Radiation (Teoría da radiación por calor), P. Blakiston Son & Co. Dover (1959) e (1991). ISBN 0-486-66811-8
Richard C. Tolman (1938). The Principles of Statistical Mechanics (Os principios da mecánica estatística), Oxford University Press. Dover (1979). ISBN 0-486-63896-0
Ernst Cassirer, El problema del conocimiento en la filosofía y en la ciencia modernas, México, FCE, tomo IV, 1979.
J. Willard Gibbs (1901). Elementary Principles in Statistical Mechanics (Principios elementais de mecánica estatística), Ox Bow Press (1981). ISBN 0-918024-19-6.
David Lindley. Boltzmann's Atom: The Great Debate That Launched A Revolution In Physics (O átomo de Boltzmann: O gran debate que xerou unha revolución na física). ISBN 0-684-85186-5
A. J. Lotka (1922). "Contribution to the energetics of evolution" (Contribución a enerxética da evolución). Proceedings of the National Academy of Sciences, 8: 147–151.
J. Bronowski (1973). El ascenso del hombre (The Ascent of Man) (cap. 10, "Un mundo dentro del mundo"). Bogotá: Fondo Educativo Interamericano. No. 853 (Alejandro Ludlow Wiechers, trad.).