Otto Wallach lahir pada tanggal 27 Maret 1847, di Königsberg, Prusia (kini bagian Rusia). Anak laki-laki dari pasangan Gerhard Wallach dan istrinya née Otillie Thoma. Ayahnya adalah seorang pegawai sipil kelas tinggi, menjadi Auditor General di Potsdam. Wallach dianugerahi Penghargaan Nobel dalam Kimia pada 1910 untuk karyanya pada senyawa alisiklik dan minyak esensial aromatik. Ia paling diakui untuk studinya pada celupan anilina dan karya pionernya dalam kimia organik. Selama awal masa pendidikannya di Gymnasium Potsdam, Wallach tampak sangat menyukai sejarah dan seni- pada saat itu mata pelajaran seperti kimia sangat sulit diajarkan di tingkat SMP. Pada 1865, ia pergi ke Universitas Göttingen untuk belajar kimia dengan Wöhler, Fittig, dan Hübner namun segera pindah ke Berlin untuk studi selama satu semester di bawah bimbingan A.W. Hofmann dan G. Magnus. Setelah 1 semester di Berlin, Wallach kembali ke Göttingen. Ia bekerja begitu keras, sehingga ia mendapat gelar doktornya pada tahun 1869 setelah hanya 5 semester belajar dan meneliti di bawah bimbingan Hübner. Pada saat itu, jam kerja di laboratorium Wöhler adalah dari jam 7 pagi hingga jam 5 sore, di mana gas sudah dimatikan dan beberapa pekerjaan harus dilakukan dalam kondisi nyala lilin). Tesisnya terkait dengan posisi isomer dalam serangkaian toluena. Pada tahun 1869 dan 1870, ia menjadi asisten H. Wichelhaus di Berlin, yang mana ia meneliti tentang nitrasi ß-naftol. Pada tahun 1870, Easter menemukannya di Bonn dengan Kekul?. Selanjutnya, Easter sendiri yang menjadi seniman dalam hatinya dan menjadi sangat serius dalam membuat arsitektur jabatannya, menulis kepada Wallach: “Tidak akan menyakitkan bagimu untuk datang ke Bonn. Di sini kami sedang memimpin hidup seniman ilmiah”. Pada tahun yang sama, bagaimanapun, Wallach harus meninggalkan Bonn untuk tugas militer dalam perang Perancis-Prussia.
Pada 1870, Wallach harus meninggalkan studinya untuk dinas militer dalam Perang Prancis-Prusia. Setelah perang, ia mencoba ketiga kalinya untuk menetap di Berlin bekerja di perusahaan baru bernama "Aktien-Gesellschaft für Anilin-Fabrikation" (belakangan firma ini dikenal sebagai Agfa). Oleh karena kesehatan Wallach yang sudah rapuh, tidak tahan dengan uap berbahaya dari pabrik, maka pada tahun 1872, ia Wallach meninggalkan Berlin dan kembali dan pindah ke Universitas Bonn, di mana ia tinggal selama 19 tahun. Ia mulanya menjadi asisten di laboratorium organik, dan berikutnya ditunjuk sebagai dosen pribadi. Di sanalah ia mulai berkarya dalam kimia organik. Pada 1876, Wallach diangkat sebagai guru besar Professor luar biasa. Ketika tahun 1879, jabatan Ketua Farmakologi kosong, ia berkewajiban untuk mengisinya, yang memaksanya mengkhususkan diri pada bidang ini. Selama periode ini, ia menemukan senyawa iminoklorida dengan mereaksikan fosfor pentaklorida dengan asam amida. Tapi ketika Kekul?menceritakan ketertarikannya pada sebuah lemari yang berisi penuh botol yang mengandung minyak esensial, dan mengundang Wallach untuk mempelajari kandungannya, Wallach tertarik. Wallach pun memasuki bidang studi baru di mana ia menjadi pionir terkenal selama lebih dari satu dekade, dan menjadi kerangka kerja penelitiannya yang utama.
Pada tahun 1884, Wallach menulis karya yang diterbitkan pertama kali dalam teka-teki jajaran berbagai anggota dalam kelompok C10H16, yang mana dalam praktik terbaru saat itu, disebut dengan beragam nama dimulai dari terpena, camfena, citrena, carvena, cinena, cajuputena, eucalyptina, hesperidina dan lain-lain. Penggunaan pereaksi umum seperti asam klorida dan asam bromida, ia berhasil mengenali perbedaan struktur antara senyawa-senyawa ini. Setahun berikutnya, ia bisa membedakan banyak senyawa yang saat itu tampak identik. Pada tahun 1909, ia mempublikasikan hasil studi ekstensifnya dalam bukunya Terpene und Campher, sebuah jilid buku sebanyak 600 halaman yang didedikasikan untuk murid-muridnya. Penelitian penting Wallach lainnya juga banyak yang harus dicatat; konversi kloral menjadi asam dikloroasetat, serangkaian studi pada amina klorida, imida klorida, amidina, gloksalina dan lain-lain. Juga pada penelitiannya pada pewarna azo, senyawa diazo dan banyak senyawa lainnya. Mereka juga memperhatikan kemampuan praktiknya: seperti Emil Fischer dan Adolf von Baeyer, ia lebih mengandalkan percobaan yang hati-hati dariada pertimbangan teoretis. Pada 1889, ditunjuk sebagai pengganti Victor Meyer sebagai Kepala Wöhler, yang membuatnya pada saat yang sama, ia diangkat sebagai Direktur Institut Kimia Göttingen. Selama beberapa tahun Wallach mempelajari struktur dan karakter senyawa alisiklik, termasuk hidrogen klorida. Wallach menghabiskan kebanyakan penelitiannya pada struktur molekul minyak esensial. Ia memisahkan dari minyak sekelompok bahan yang harum yang disebutnya terepenes.
Pada 1909, ia menerbitkan hasil dan kesimpulannya dalam Terpene und Campher. Itulah studi pada minyak esensial ini yang akan meratakan jalan untuk industri parfum di masa depan. Wallach menerima Hadiah Nobel pada tahun 1910 untuk hasil penelitiannya tentang senyawa alisiklik. Di luar Hadiah Nobel, Wallach dihormati dengan sejumlah penghargaan lainnya. Penghargaan lainnya meliputi beasiswa kehormatan dari Himpunan Kimia (Honorary Fellowships of the Chemical Society) pada 1908, gelar Doktorat Kehormatan di Universitas Manchester, Liepzig dan Institut Tekhnologi Braunschweig. Pada tahun 1912, ia menjadi anggota kehormatan di Verein Deutscher Chemiker. Ia menerima Kaiserlicher Adlerorden III. Klasse (Medali Elang dari kerajaan ) pada tahun 1911, Medali Davy Emas dan Perak pada tahun 1912, dan pada tahun 1915 mendapatkan Königlicher Kronorden II. Klasse (Medali Mahkota dari Kerajaan). Akhirnya, setelah tahun-tahun dinas, Wallach beristirahat dari berkarya dan pensiun pada tahun 1915 dari semua jabatan ini pada awal Perang Dunia I, enam asistennya terbunuh dalam perang. Wallach tidak menikah selama hidupnya, dan ia meninggal di Göttingen pada tanggal 26 Februari 1931, dalam usia 83 tahun.