1853年9月2日，奥斯特瓦尔德出生于俄国的拉脱维亚的里加。他自幼好学，对化学有特殊的兴趣和爱好。他常从药房里买回各种化学药品，做各式各样的玩具，有时做能喷三色火焰的烟火筒，有时做小巧玲珑的爆竹。1875年他毕业于多尔帕特大学，1878年获得哲学博士学位。1882年成为里加工业学院教授。自此，他开始了化学动力学的研究生涯。

奥斯特瓦尔德的贡献是多方面的。1887—1906年，他担任莱比锡大学教授。他对瑞典化学家阿列纽斯弱电解质的理论进行了深入的研究，并且有所发展。他还从很多方面研究了催化过程，顺利地完成了命名氨氧化提取氧化氨的研究工作，为氨的合成创造了条件。这一成就使他得到世界科学界的高度评价，成为举世闻名的物理化学家。由于他在物理化学方面作出重要贡献，于1909年获得诺贝尔化学奖金。

但是，奥斯特瓦尔德在其一生的科学研究中，也曾有过两次严重的错误。一是他创立了“唯能论”，反对唯物论。他认为“能量”是万物的本源。他说：“为什么钟能走动呢?这因为他们每星期要给钟上一次发条。可是等这发条松了，钟也就不走了，而发条照旧还在钟里呀。可见不是发条，而是藏在发条里的另一种东西使钟走个不停，这就是能量。”他的这种“唯能量”的观点，受到许多著名化学家的激烈批评，使他无法继续在大学里任教，1906年他辞去莱比锡大学教授的职务，到近郊别墅过起了隐居生活。二是第一次世界大战期间，德国由于军火生产逐渐不齐，德军一再挫败。德国皇家一再问计于奥斯特瓦尔德，他始终无动于衷，拒绝特殊的俸禄。后来德国的舆论界激励他：“生为日尔曼人，怎能眼看日耳曼民族被毁灭而不顾?”他迫不得已，提出用极易获得的氨来大量制造硝酸，藉以维持庞大的军火生产，使德军在战争末期又苟延残喘了一年多，铸成了他一生中的大错。

第一次世界大战后，奥斯特瓦德更加不问世事，在山村中潜心养性，直至1932年逝世。