Haeckel estudió medicina,más tarde se incorporó, en calidad de asistente de zoología de Carl Gegenbaur, a la Universidad de Jena, de la que sería catedrático.
Haeckel organizó varias expediciones zoológicas, fundó el Museo Filético de Jena y fue miembro de casi un centenar de instituciones científicas, como la Academia Leopoldina, la de Ciencias Bávara de Berlín, la Imperial de Ciencias de Viena, la de Turín, etc.
En el transcurso de su carrera, Haeckel produjo en torno a mil grabados en base a sus bocetos y acuarelas. Muchos de los mejores fueron incluidos en la obra Kunstformen der Natur, trasladados desde los dibujos a la imprenta por el litograbador Adolf Giltsch.

Muy valiosas fueron sus aportaciones al estudio de los invertebrados, como las medusas, los radiolarios, los sifonóforos y las esponjas calcáreas, entre otros. Fue también el primero en distinguir entre seres unicelulares y pluricelulares y entre protozoos y metazoos. Ferviente darwinista, en Morfología general de los organismos (1866) presentó sus ideas evolucionistas, pero la comunidad científica apenas prestó atención a su obra.