Sus padres fueron William Trost Richards, un pintor de paisajes, y Anna Matlack, una poetisa.
A partir de 1878, la familia Richards pasó dos años en Europa, principalmente en Inglaterra, donde los intereses científicos Theodore Richards se hicieron más fuertes.
Tras un año de trabajo post-doctoral en Alemania, donde estudió con Víctor Meyer y otros, Richards regresó a Harvard como asistente en la química, a continuación, instructor, profesor asistente y profesor finalmente completo en 1901.
La pareja tuvo una hija, Grace Thayer (que se casó con James Bryant Conant), y dos hijos, Greenough Thayer y William Theodore.
El profesor Richards recibió diversos honores y doctorados honoris causa alrededor de todo el mundo.