Estudió en la Universidad de Marburgo y en la Universidad de Gotinga, donde se graduó en 1927, habiendo tenido como profesor a Adolf Windaus.
En 1936 fue nombrado director del Instituto de Bioquímica del Kaiser Wilhelm (actualmente llamado Max Planck) en Berlín-Dahlem.
Fue galardonado en 1939 con el premio Nobel de Química, que compartió con Leopold Ruzicka, «por sus trabajos sobre las hormonas sexuales», pero el régimen nacionalsocialista en el poder, le obligó a rechazar tal galardón, que finalmente aceptó en 1949.
Sus investigaciones, además, trataron sobre las hormonas y los virus de los insectos.
En 1959, junto con Peter Karlson, introdujo el concepto de feromona.