Ensenyà a Halle i Bonn. Utilitzant perfeccionaments tècnics que ell mateix havia ideat (platina escalfable, tècniques de fixació, etc), investigà un gran nombre de teixits i òrgans (sang, retina, mucosa olfactòria, etc) i arribà a una concepció general de la cèl·lula, segons la qual el protoplasma (part fonamental d’aquesta) és la base física de la vida.

Viatjà pel continent africà, especialment per la conca alta del Nil, per encàrrec de l’Acadèmia Prussiana de Ciències (1869-71). Escriví: Beitrag zur Flora Äthiopiens (‘Contribució a la flora d’Etiòpia’, 1867), Im Herzen von Afrika (‘En el cor d’Àfrica’, 1874) i Afrikanisches Skizzenbuch (‘Esbós africà’, 1925).

Destacat representant del moviment intel·lectual dirigit per S.Černikhovskij, és considerat —en termes del mateix Pavlov— el pare de la fisiologia russa. El primer a efectuar experiments fisiològics amb el cervell, afirmà que els reflexos poden ésser innats o adquirits i que l’aprenentatge és de natura associativa; el pensament, d’altra banda, és per a ell un reflex inhibit. De la seva obra cal destacar Reflexos del cervell (1863).

Estudià en les plantes els efectes de la llum i n'observà la producció d’oxigen i diòxid de carboni; és autor de l’obra, en cinc volums, Physiologie végétale (1799-1800).

Format al Darmouth College i a la Harvard University, des del 1937 dirigí el laboratori Jackson de Han Harbour (Maine). L’any 1980 compartí el premi Nobel de medicina amb J.Dausset i B.Benacerraf, per les seves aportacions al camp de la immunologia i els estudis sobre les trasplantacions de teixits.

Religiós escolapi, passà els primers anys de la seva vida docent a Cuba i, en tornar a Catalunya, fou destinat a Terrassa, on romangué la resta de la seva vida. Col·laborà en la creació d’una secció del Centre Excursionista de Catalunya a Terrassa. Fou membre de l’Institut Català de Ciències Naturals. Escriví el text de la Guia monogràfica de Sant Llorenç del Munt.