Löffler, egy katonai sebész fia, a Würzburgi Egyetemen és a Berlini Friedrich Wilhelm Egyetemen folytatott orvosi tanulmányokat, majd a francia-német háború kitörésekor (1870-71) bevonult a hadseregbe. Orvosi diplomáját 1874-ben Berlinben kapta meg, és miután egy ideig katonaorvosként szolgált, Berlinben Robert Koch mellett a Birodalmi Egészségügyi Hivatal munkatársa lett (1879-84). 1888-tól a Greifswaldi Egyetemen a higiénia professzora, majd ugyanott rektor volt (1903-07). 1913-ban kinevezték a berlini Fertőző Betegségek Robert Koch Intézetének igazgatójává.
Löffler fölfedezte a sertésorbánc és
a sertéspestis okát (1885), majd Wilhelm Schützcel együtt
azonosította a takonykór Pfeifferella (Malleomyces) mallei
nevű kórokozóját (1882). Paul Froschsal kimutatta,
hogy a száj- és körömfájást vírus okozza - ez volt az első eset, amikor állatbetegséget
vírusos eredetűnek ismertek el -, és kidolgozta a betegség
ellenszérumát.