Han studerte fra 1867 til 1869 ved universitetet i Göttingen og ble promovert der i 1869 med en avhandling „Om fra toluol utledede, nye isomeriske forbindelser“. 1870 ble han medarbeider til August Kekulé ved universitetet i Bonn og gjorde tjeneste i 1870/71 under den Den fransk-prøyssiske krig. I 1871 flyttet han til Agfa. I 1872 flyttet han tilbake til Bonn, habiliterte der i 1873, ble deretter privatdosent og i 1876 ekstraordinær professor i farmasi. I 1889 ble han kalt til universitet Göttingen som ordinær professor. Han forsket og underviste der til han døde i 1931.
Meritter
I 1887 formulerte han biogenetisk isoprenregel.
Leuckart-Wallach-reaksjonen har navn etter ham og Rudolf Leuckart.
1910 fikk han Nobelprisen i kjemi for meritter i utviklingen til organisk kjemi og kjemisk industri ved sitt banebrytende arbeid om alicycliske forbindelser.
