Friedrich Wöhler wurde am 31. Juli 1800 in Eschersheim bei Frankfurt am Main geboren. Er war das erste Kind, dem noch drei Geschwister folgten. Seine Eltern waren der in Rinteln an der Weser geborene August Anton Wöhler (28.01.1771 – 19.07.1850) und dessen Ehefrau Anna Katharina (30.10.1773 – 26.10.1856), geb. Schröder aus Hanau, Tochter des Rektors am Oberen Gymnasium Georg Gerhard Schröder. Friedrich Wöhlers Vater war nach seinem Studium in Marburg zunächst Bezirkstierarzt und Stallmeister am herzoglichen Hof in Meiningen. 1806 erwarb er einen Gutshof in Rödelsheim bei Frankfurt. Durch seine Erfolge als Landwirt wurde er von Karl Theodor von Dalberg, Großherzog von Frankfurt gebeten, als Stallmeister in seine Dienste zu treten und verlegte deswegen 1812 seinen Wohnsitz nach Frankfurt.
Friedrich Wöhler wurde anfangs von seinem Vater unterrichtet. Ab dem siebenten Lebensjahr ging er auf die öffentliche Schule und ab 1814 auf das Frankfurter Gymnasium. Schon als Knabe beschäftigte er sich mit chemischen Experimenten. In dem früheren Arzt und Privatgelehrten Dr. Buch fand er einen Mentor, die ihn auf geologische Exkursionen mitnahm und an chemischen Versuchen teilnehmen ließ. Nachdem der Göttinger Chemiker Friedrich Strohmeyer 1817 das Metall Kadmium entdeckt hatte, begannen Buch und Wöhler mit Experimenten darüber: Sie schafften es, das Metall Kadmium auch aus Rohzink zu isolieren.
Im Frühjahr 1820 begann Wöhler ein Medizinstudium in Marburg. Aber schon nach zwei Semestern ging er nach Heidelberg, um dort bei dem anerkannten Chemieprofessor Leopold Gmelin (1788 - 1853) Vorlesungen zu hören und um sein Medizinstudium fortzusetzen. Daneben experimentierte er im Laboratorium von Gmelin. Ein weiterer wichtiger Lehrer war für ihn der Mediziner und Anatom Friedrich Tiedemann (1781-1861), von dem er wesentliche Anregungen zur Physiologie erhielt. Wöhler erhielt auf eine Preisfrage der medizinischen Fakultät mit seiner Arbeit den ersten Preis und veröffentlichte die bahnbrechende Arbeit in Tiedemanns „Zeitschrift für Physiologie" (1, 1824 S. 125 u. 290). Er bewies dabei, dass viele organische Säuren als Alkalisalze aus dem Harn abgeschieden werden. Seine These, dass diese chemischen Umsetzungen nur im Blut erfolgen können, konnte später als wahr bewiesen werden.
Am 2. September 1823 wurde Wöhler mit Prädikat zum Doktor der Medizin, Chirurgie und Geburtshilfe promoviert. Gmelin gab Wöhler den Ratschlag, die praktische Medizin aufzugeben und sich ganz der chemischen Forschung zu widmen und seine Ausbildung bei dem berühmten Berzelius in Stockholm zu vollenden. Wöhler bewarb sich unter Berufung auf Gmelin und wurde von Berzelius angenommen. Ab Oktober 1823 arbeitete Wöhler im Labor von Jöns Jacob Baron Berzelius (1779 - 1848), Professor für Chemie und Pharmazie in Stockholm. Wöhler bekam die Aufgabe, Analysen von Mineralien durchzuführen und Kalium herzustellen. Er begann damals auch, Berzelius Abhandlungen für Poggendorfs Annalen und Hisingers mineralogische Geographie vom Schwedischen ins Deutsche zu übersetzen und setzte dies auch nach seiner Rückkehr nach Deutschland fort. Bei einer Reise mit Berzelius im Juli 1824 nach Helsingborg lernte Wöhler den dänischen Chemiker Hans Christian Ørsted (1777 - 1851), sowie den englischen Chemiker Humphrey Davy (1778 - 1829) kennen. Im September 1824 kehrte Wöhler wieder nach Deutschland in sein Elternhaus zurück, blieb aber Berzelius eng verbunden, was sich in sehr vielen Briefwechseln niederschlug.
Ursprünglich wollte Wöhler nach den Ratschlägen seiner Mentoren Gmelin und Tiedemann nach Heidelberg ziehen und sich dort habilitieren. Im Herbst 1824 erhielt Wöhler ein Angebot als Lehrer der Chemie an der neu gegründeten Berliner Gewerbeschule, das Berzelius befürwortete. Im März 1825 siedelte er nach Berlin um und verfolgte neben dem Unterricht seine Versuche in einem neu eingerichteten Laboratorium weiter. 1826 veröffentlichte er die Ergebnisse einer Reihe von Mineraluntersuchungen.
Aufgefordert von Ørsted, setzte Wöhler dessen Versuche zur Isolierung von Aluminium fort. Im Herbst 1827 gelang es ihm, durch die Einwirkung von Kalium auf wasserfreies Aluminiumchlorid ein graues Pulver, das Aluminium zu erzeugen. Als aufrichtiger und bescheidener Mensch bezeichnete Wöhler die Arbeiten seiner Vorgänger Davy und Ørsted als wesentlich für seine Entdeckung. 1845 gelang Wöhler auch die Abscheidung des Aluminiums in Form von kleinen Kügelchen (Reguli) und konnte damit erstmals das spezifische Gewicht bestimmen. Wöhler hatte mit seinen umfassenden Untersuchungen die Grundlagen der Aluminiumchemie geschaffen, auf denen Chemiker, wie Henri Deville in Besançon, Frankreich, aufbauen konnten.
Im Januar 1828 gelang ihm mit der synthetischen Darstellung des organischen Harnstoffs eine epochale Entdeckung. Der Glaube an das Dogma der Lebenskraft als unbedingte Voraussetzung zur Erzeugung von organischen Stoffen war damit erschüttert. Kurz danach gelang ihm auch die Herstellung von Phosphor aus Phosphat mit einem Verfahren, das er für die großtechnische Herstellung von Phosphor als geeignet ansah, was später auch eintraf.
Am 1. Juni 1830 heiratete Wöhler seine Cousine Franziska Wöhler. 1831 wurde der Sohn August geboren. Bald danach brach in Berlin die Cholera aus und er schickte seine Frau mit Kind vorsorglich zu seinen Schwiegereltern in Kassel. Da gerade an der neu gegründeten Gewerbeschule in Kassel eine Stelle als Chemielehrer zu besetzen war, bewarb er sich erfolgreich darum und arbeitete ab 1832 in Kassel. Im selben Jahr wurde die Tochter Sophie geboren und bald darauf starb Wöhlers Ehefrau Franziska.
Um ihn nach diesem Schickalsschlag wieder aufzumuntern, lud ihn der Chemiker Justus Liebig aus Gießen zu gemeinsamer Forschungsarbeit zu sich ein und sie entdeckten innerhalb von vier Wochen das organische Radikal Benzoyl. Aus dieser Zusammenarbeit entstand eine lebenslange Freundschaft und Wissensaustausch, aus der beide ihren Nutzen hatten. Am 16. Juli 1834 heiratete Wöhler zum zweiten Mal, um seinen Kindern wieder eine Mutter zu geben und hatte mit Julie Pfeiffer die vier Töchter Fanny, Helene, Emilie und Pauline.
1836 wurde Wöhler auf den Lehrstuhl für Chemie in Göttingen berufen, nachdem sein Förderer Gmelin aus Heidelberg abgelehnt hatte. Hier begann seine eigentliche Tätigkeit als Hochschullehrer und Forscher mit eigenhändigen Arbeiten, die zu vielseitigen Anwendungen der Chemie in der Pharmazie und in der Agrikulturchemie führten. Mit ungeheurer Schaffenskraft veröffentlichte er von 1837 bis 1877 238 experimentelle Arbeiten aus allen Bereichen der Chemie. Er schrieb mehrere Lehrbücher, übersetzte das Lehrbuch der Chemie von Berzelius und gab gemeinsam mit Liebig und Poggendorf die ersten 6 Bände des großen Handwörterbuchs der reinen und angewandten Chemie heraus. Als erfolgreicher Lehrer hatte er einen riesigen Zulauf: Von 1845 bis 1866 hörten 8243 Studierende seine Vorlesungen. Er betreute 82 Doktoranden in seiner Göttinger Zeit, von denen viele namhafte Wissenschaftler wurden. 1860 war Wöhler auch Sekretär der Göttinger Königlichen Gesellschaft der Wissenschaften geworden. Am 23. September 1883 starb Friedrich Wöhler nach kurzer Krankheit in Göttingen und wurde auf dem dortigen Hauptfriedhof begraben.