Moszkvában született svájci szülők gyermekeként, családjával 1892-ben tért vissza Svájcba. Kémiai tanulmányait Zürichben végezte. 1911-ben doktorált. Hat évig Berlinben dolgozott Paul Ehrlich laboratóriumában. 1918-tól tanított az egyetemen a szerves kémia professzoraként. 1919-ban a zürichi egyetem kémiai intézetének igazgatójává nevezték ki. Egyik legfontosabb kutatási területe a növényi pigmentek, főképp a sárga karotinoidok kutatása voltak. Munkája az A-vitamin provitaminja, a béta-karotin szerkezetének feltárásához vezetett. Később foglalkozott még az aszkorbinsavval (C-vitamin), majd kiterjesztette kutatásait a B2 és az E-vitaminra. Számos díjat kapott, 1937-ben a kémia Nobel-díjat Walter Haworth-szal megosztva kapta a karotinoidok és flavinok, valamint az A és B2 vitamin kutatásáért, ugyanabban az évben, amelyikben Szent-Györgyi Albert az orvosi Nobel-díjat kapta.