[1]​ Después de los estudios iniciales en el seminario, estudió medicina en Dijon y luego en París, donde se graduó en 1841 con una tesis, que ya prefiguraba sus intereses históricos, sobre el conocimiento de Galeno del sistema nervioso.

[1]​[2]​ Daremberg enseñó historia de la medicina en la Universidad de París [3]​ e hizo numerosos viajes a los principales países europeos, incluida Italia, que visitó en compañía de Ernest Renan (los dos se encontraban en Roma y otras ciudades de Italia —incluidas Nápoles, Montecassino, Florencia— en 1849-50) en busca de manuscritos antiguos.

[1]​ Entre sus obras sobre historia de la medicina, además de la conocida Histoire des sciences medicales publicada en 1870,[3]​ cabe destacar la colección, en colaboración con Salvatore De Renzi y August Wilhelm Henschel, de documentos y tratados de la Escuela Médica Salernitana,[4]​ la primera y más importante institución médica de Europa en la Edad Media y la publicación, editada por Daremberg, acompañada de una traducción al francés, del Corpus Hippocraticum, colección de cerca de setenta obras, en parte atribuibles a Hipócrates, que tratan diversos temas, incluida la medicina, escrita en griego antiguo.

Junto con el arqueólogo francés Edmond Saglio (1828-1911), dirigió el Dictionnaire des antiquités grècques et romaines,[3]​ un repertorio monumental de la civilización greco-romana, publicado en diez volúmenes entre 1873 y 1919.

Murió en Le Mesnil-le-Roi, en Île-de-France, a los cincuenta y cinco años en 1872.