Vystudoval medicínu na Vratislavské univerzitě a na berlínské Univerzitě Fridricha Viléma. V roce 1860 se připojil k diplomatické expedici po východní a jihovýchodní Asii vedené Friedrichem Albrechtem zu Eulenburg, s níž během následujících dvou let navštívil Srí Lanku, Japonsko, Tchaj-wan, Sulawesi, Jávu, Filipíny, Thajsko a Barmu. Do Číny se kvůli probíhajícímu povstání tchaj-pchingů nedostali, Richthofena však země zaujala a plánoval se sem jednou vrátit. Mezi roky 1862 a 1868 pracoval v Kalifornii jako geolog na hledání nalezišť zlata po opadnutí tamější zlaté horečky. Poté podnikl několik výprav do Číny, kde se mu podařilo objevit vysušené dno jezera Lobnor, do Japonska, Barmy a na Jávu. Své geografické, geologické, etnografické a ekonomické nálezy publikoval v letech 1877–85 v díle o třech svazcích "China: Ergebnisse eigner Reisen und darauf gegründeter Studien" (volně přeloženo "Čína: Výsledky vlastních cest a na nich založených studií").