Tornquist ble student i 1888 og studert så ved universitetene i Freiburg, München og Göttingen. Ved sistnevte universitetet ble han dr. philos. og så dosent i geologi og paleontologi. Han tjenestegjorde deretter i Strassburg som assistent, fra 1898 som privatdosent og fra 1900 e.o. professor i nevnte emner der, samt var 1907-09 professor i Königsberg. Årene 1914-33 var han professor i mineralogi og geologi ved i Graz, der han 1924-26 også tjenestegjorde som rektor. År 1922 ble han utnevnt til . Han er fremst kjent for sine studier over det som skulle bli kjent som Tornquistsonen, og publiserte også flere avhandlinger om middelhavslandenes geologi.