Wöhler ble født i Eschersheim, i dag et distrikt i Frankfurt am Main. I 1823 avsluttet Wöhler sine medisinstudier i Heidelberg ved Leopold Gmelins laboratorium, som arrangerte en mulighet for Wöhler å arbeide hos Jöns Jakob Berzelius i Stockholm. Fra 1825 til 1831 var Wöhler lærer ved yrkesskolen i Berlin, fra 1828 med tittelen professor. Fra 1831 til 1836 var han professor ved den høyere yrkesskolen (Polytechnikum) i Kassel. Etter Friedrich Stromeyers død i 1835 ble Wöhler i 1836 hans etterfølger i professoratet i medisin, kjemi og farmasi ved Universitetet i Göttingen og arbeidet der til sin død i 1882.