奥伊勒是慕尼黑一名官员的儿子，父亲在他很小时就过世了。他的童年大部分是在因河畔瓦瑟堡随祖母渡过的。他先后曾在奥格斯堡、乌尔姆、维尔茨堡的皇家学校就读。1890年入慕尼黑威廉高中就读两年，在那儿他对色彩理论起了兴趣，走上了科学的轨道。

1891年，进入慕尼黑艺术学院就读，1893年起转行攻读化学，1895年拿到了博士学位。之后他开始了物理化学研究，先后跟从瓦尔特·能斯特，1897年又到斯德哥尔摩跟从斯凡特·奥古斯特·阿伦尼乌斯。1902年加入了瑞典国籍。不过他仍在一战中参加了德国空军。

其子乌尔夫·冯·奥伊勒是1970年诺贝尔生理学或医学奖获得者。

在各国访问时，他先后与柏林的范托夫、维尔茨堡研究有机化学的阿图尔·汉奇、斯特拉斯堡的弗里德里希·卡尔·约翰尼斯·提艾利合作，并曾在巴斯德研究所研究物理化学。

1899年，成为斯德哥尔摩大学物理化学副教授；1904年，进入化学实验室；1906年，成为普通和有机化学正教授；1929年，与阿瑟·哈登共同获得诺贝尔化学奖，后成为新成立的生物化学和维生素学会主任。

1941年退休，但仍继续研究工作。