Porosz arisztokrata család sarjaként jött a világra Berlinben, katonatiszt apját korán elvesztette. Alexandert és Wilhelm bátyját (aki később államférfiként és nyelvészként szerzett hírnevet) szigorú kálvinista, a felvilágosodás elveivel rokonszenvező anyja nevelte fel. Magántanulóként a humán tárgyakon, nyelveken és matematikán kívül politikatörténetet, gazdaságtant is tanult, különösen a botanika érdekelte.
A frankfurti egyetemen gazdaságtant, a göttingenin természettudományt, a freibergin ásványtant hallgatott, barátságot kötött Goethével és Schillerrel. Huszonhárom évesen a bayreuthi hercegség bányászati és kohászati ügyeinek vezetője lett, újjászervezte az arany- és rézkitermelést, biztonsági lámpát talált fel, saját pénzén bányászati szakiskolát alapított.
Fő életcéljának a tudományos kutatást tekintette, és leküzdhetetlen vágy élt benne az utazás iránt. 1797-ben - miután anyja halála után kézhez kapta tekintélyes örökségét - lemondott, a geodézia, a meteorológia és a földmágnesesség mérésének tudományával kezdett foglalkozni. Több expedícióhoz is csatlakozni akart, de a francia forradalmi háborúk okozta zűrzavar ezt meghiúsította.
Végül társadalmi állására és tudományos munkásságára való tekintettel 1799-ben IV. Károly spanyol király engedélyezte, hogy saját költségén - Aimé Bonpland francia botanikus társaságában - a latin-amerikai spanyol gyarmatokra utazhasson az ottani flóra és fauna tanulmányozására. (A spanyol Bourbonok már több, államilag finanszírozott expedíciót indítottak e területek tudományos igényű feltárására.
A következő öt év alatt csaknem tízezer kilométert tettek meg viszontagságos körülmények között Közép- és Dél-Amerikában, hol gyalog, hol lóháton, hol kenun. Feltárták az Orinoco folyó vidékét, és felismerték, hogy az Amazonas és az Orinoco folyam összeköttetésben áll egymással. Bejárták az Andok fennsíkjait, megfigyelték a Merkúr átvonulását a Nap előtt. Ecuadorban minden korábbinál magasabbra, majdnem hatezer méterig másztak fel a Chimborazón, amelyet akkoriban a világ legmagasabb pontjának hittek, Humboldt eközben ismerte fel, hogy a rossz közérzettel járó hegyi betegséget a nagy tengerszint feletti magasságban ritkuló levegő, az oxigénhiány okozza.
Dél-Amerika nyugati partjainál tanulmányozta az ottani hideg tengeráramlást, amelyet róla neveztek el (ma Perui-áramlatként is ismert). A két utazó eljutott Mexikóba és Kubába, tüzetesen tanulmányozták a két ország természetrajzát és társadalmát, Humboldtot "Kuba második felfedezőjeként" is emlegetik. Hazafelé egy hónapot töltöttek Washingtonban, ahol Humboldt a tudósnak is kiváló Thomas Jefferson amerikai elnökkel is megismerkedett.
1804-ben tértek vissza Európába, Humboldt Párizsban kezdett hozzá a felfedezőút során vezetett naplója (négyezer sűrűn teleírt oldal), egyben az összegyűjtött hatalmas mennyiségű adat publikálásához. Tudományos eredményeit 30 kötetben adta ki francia és latin nyelven, útját Amerika második felfedezéseként is emlegették. Számos akadémia választotta tagjának, a porosz király kamarássá nevezte ki, és évjáradékban részesítette.
Huszonhárom év után, 1827-ben visszatért Berlinbe, ahol az egyetemen természetföldrajzi előadássorozatot indított, előadóként hosszú monológjairól vált ismertté. 1829-ben a cári kormány felkérésére Oroszországba utazott, bejárta az Uralt, Szibériát és Belső-Ázsiát egészen Kínáig. A hatvanéves Humboldt nyolc hónap alatt 15 ezer kilométert tett meg, földrajzi, geológiai és meteorológiai megfigyeléseket tett, ezek közül meghívói számára a legfontosabbként megjósolta, hogy az Ural aranybányái gyémántokat is rejtenek.
Humboldt több tudományágat alapozott meg, őt tekintik a geobotanika, a növényföldrajz atyjának. Meteorológiai térképeivel ő vezette be az izoterma (azonos hőmérsékletű földrajzi helyeket összekötő vonal) és az izobár (azonos légnyomású pontokat összekötő vonal) fogalmát, megalapozva az összehasonlító éghajlattan tudományát. Úttörő kutatásokat végzett az egyes területek flórája és faunája közti összefüggésekre vonatkozóan.
Az Andok vulkánjait vizsgálva következtetéseket vont le a vulkáni erők és a kőzetátalakulás földkéreg történetében játszott szerepéről, végleg megcáfolva azt a hipotézist, mely szerint a Föld felszínének egésze folyadékállapotból való ülepedéssel keletkezett. Kimutatta az éghajlat és a növényzet közti szoros kapcsolatot, foglalkozott a Föld mágneses viharaival, kezdeményezte a mágnesség mérésére szolgáló obszervatóriumok világméretű hálózatának kiépítését.
Élete utolsó évtizedeiben a Kosmos című nagy művén dolgozott, amely az akkori ismereteket olvasmányos stílusban összefoglalva próbált leírást adni a világegyetem szerkezetéről, a természetet rendezett egészként mutatta be. A csaknem az összes európai nyelvre - köztük magyarra is - lefordított mű utolsó kötete már posztumusz jelent meg. Humboldt kilencvenévesen, 1859. május 6-án távozott az élők sorából, sírja egykori birtokán, a tegeli kastélyparkban található Berlinben.
Emlékére hozták létre Németországban a Humboldt Alapítványt, amely fiatal tudósok számára biztosít ösztöndíjakat. Berlinben szobra áll a Wilhelm bátyja által alapított, később róluk elnevezett egyetem főbejárata előtt. A tudomány történetében róla nevezték el a legtöbb állat- és növényfajt, számos természeti képződmény, földrajzi hely, közterület, oktatási intézmény és két kisbolygó viseli nevét. A Berlini Állami Könyvtár 2017-re digitalizálta és mindenki számára hozzáférhetővé tette hagyatékát, a projekt eredményeként 75 ezer felvételen követhető nyomon tudományos munkássága.
(MTI)