Fou professor de fisiologia a Königsberg, Bonn i Heidelberg i de física a Berlín. Estudià des d’angles inèdits aspectes importants de la fisiologia, com ara el mecanisme íntim dels sentits. La seva aportació a l’acústica moderna és fonamental. Féu també nombroses investigacions en el camp de l’electrodinàmica, analitzà l’activitat muscular i fou el primer a formular matemàticament el principi de conservació de l’energia a la seva obra Über die Erhaltung der Kraft (‘Sobre la conservació de l’energia’, 1847). Inventà l’oftalmoscopi (1851), perfeccionà la teoria dels colors de Young (1855) i descobrí les bases físiques de la teoria de la música (1862).