Родился в многодетной крестьянской семье. В 1875 г. В. окончил Паппендорфскую (близ Вальмиеры) приходскую школу, где он находился на полном пансионе, т.к. после смерти матери (отец умер, когда ему было 4 года) семья разорилась, хутор пришлось продать. С помощью старших братьев В. смог продолжить образование, сначала окончив с отличием окружную школу в городе Цесисе (1876), а затем Рижское реальное училище (1882). К этому времени улучшилось материальное положение его братьев, у которых В. жил в Риге (старший брат, Иоганн, стал коммерсантом, средний, Борис, служил прапорщиком). Это позволило В. в декабре 1882 г. стать студентом Рижского политехникума. Серьезно заинтересовавшись химией, В. выполнил и в 1886 г. опубликовал свое первое научное исследование, касающееся сравнительной оценки цветных реакций азотной и азотистой кислот с различными реактивами и установления пределов чувствительности реакций для открытия азотной кислоты. В апреле 1887 г. по рекомендации Н.Курнакова, Н.Меншуткина и И.Шредера В. был утвержден членом Русского физико-химического общества. Большое значение для формирования научных интересов молодого ученого имело его сотрудничество с профессором В.Оствальдом (лауреатом Нобелевской премии по химии 1909 г.). Выполненная ими совместно работа по установлению зависимости электропроводности водных растворов солей от их молекулярной массы, опубликованная в 1887, положила начало не только их последующему сотрудничеству, но и определила основное направление всех дальнейших исследований В. в области физической химии.

В 1888 г. В. с отличием окончил институт, получив диплом инженера-химика. После чего он остался на кафедре химии в качестве ассистента профессора К.Бишофа, под руководством которого начал работать по составлению фундаментального "Справочника по стереохимии", увидевшего свет в 1894 г. В процессе подготовки справочника В. пришлось заниматься одновременно синтезом и физико-химическими исследованиями полученных веществ. В 1889-1900 гг. В. опубликовал в российских и зарубежных журналах 57 статей по вопросам стереохимии. Одновременно он продолжал свои научные изыскания в области физической химии, установив в 1889 г., что ионизирующая способность неводных растворителей прямо пропорциональна их диэлектрической проницаемости. В летние месяцы 1890 и 1891 гг. В. ездил для совершенствования своего образования к В.Оствальду, состоявшему с 1887 г. профессором Лейпцигского университета. В сентябре 1891 г. В. защитил в Лейпцигском университете диссертацию "О величинах сродства некоторых органических кислот и их отношению к конституции последних", получив ученую степень доктора философии. Оствальд предложил В. остаться в Лейпциге в качестве приват-доцента, однако тот отказался, надеясь на скорое продвижение по служебной лестнице в Рижском политехникуме.

После защиты докторской диссертации научные интересы В. переместились от экспериментальной работы в области стереохимии к изучению электрохимии неводных растворов. В 1902 г. он предложил теорию аутодиссоциации неорганических и органических растворителей. В 1905 г. В. нашел соотношение между предельной молекулярной электропроводностью и вязкостью среды, названное "правилом В.". Он первым ввел в научный оборот термин "сольватация" (1906). Эти исследования, равно как и исследования в области стереохимии, принесли ему мировую известность, о чем, в частности, свидетельствует выдвижение его в кандидаты на соискание Нобелевской премии по химии в 1913 и 1914 гг.

Помимо научной деятельности, исключительное внимание В. уделял преподаванию химии, был превосходным лектором. В своих воспоминаниях писал: "Моя аудитория обыкновенно была переполнена, реакция благожелательных слушателей придавала мне силы… Свои лекции я всегда читал свободно, чтобы придать моему предмету свежесть чего-то нового… Преподавание, даже спустя десятилетия, я никогда не воспринимал как бремя, ибо оно соответствовало моим педагогическим наклонностям". Хотя В. не создал собственной научной школы, его ученики и многолетние ближайшие сотрудники: М.Центнершвер, В.Фишер, Р.Свинне и др., обогатили различные разделы химии своими оригинальными работами.

В 1896 г. Рижский политехникум был преобразован в Государственный политехнический институт с обучением на русском языке (до этого преподавание велось на немецком языке, причем В. был единственным профессором, читавшим курс физической химии по-русски). Это преобразование позволило институту получать субсидии от российского правительства, а также снимало ограничения в правах для его выпускников на государственной службе в Российской империи. При активном участии В. в 1899-1901 гг. было построено новое современное здание химического корпуса института, причем строители использовали опыт создания Физико-химического института Оствальда в Лейпциге (по просьбе В. Оствальд прислал чертежи химических лабораторий). В марте 1910 г. группа видных ученых-академиков (А.Карпинский, Б.Голицын, В.Вернадский и др.) предложили кандидатуру В. на открывшуюся вакансию ординарного члена Петербургской Академии наук, избрание его состоялось в мае того же года. Год спустя В. получил предложение стать директором химической лаборатории в Петербурге (была основана в 1748 г. М.Ломоносовым, являлась в то время единственным научно-исследовательским учреждением в составе Академии наук). Он оставался на этом посту до 1919 г. В порядке исключения ему было разрешено не переезжать в Петербург, а оставаться жить и работать в Риге, где он располагал более благоприятными возможностями для проведения научных исследований. "Каждую неделю или каждые 10 дней я только ездил скорым поездом в Санкт-Петербург, - писал В. в своих воспоминаниях, - принимал там участие в заседаниях физико-математического отделения Академии, давал указания и наставления для исследовательских работ в лаборатории и через несколько дней ночью снова возвращался в Ригу". В 1911-1915 гг. В. опубликовал в "Известиях Академии наук" 14 работ по электрохимии неводных растворов, в том числе об электропроводности растворенных в углеводородах различных веществ, об ассоциации бинарных солей в различных средах и др.

Во время бомбардировок английской авиацией Ростока в 1942 г. одна из зажигательных бомб упала на дом В. и сожгла его. По счастливой случайности В. с женой в тот момент прятался от налетов в соседском подвале. Огнем была уничтожена уникальная библиотека В., насчитывавшая более 10 тысяч томов раритетных изданий, которые он собирал всю свою жизнь, коллекция картин, а также научная переписка с Оствальдом, с которым его связывала более чем 40-летняя дружба, С.Аррениусом, У.Рамзаем, Д.Менделеевым и другими выдающимися учеными. Удрученные потерями и оставшиеся без крова супруги В. в апреле 1942 г. перебрались в Берлин, где около года прожили в гостинице для приезжих ученых ("Дом Гарнака"). Весной 1943 г. начались бомбардировки Берлина, во время одной из них В. был ранен осколком стекла, состояние его здоровья резко ухудшилось, начались серьезные сердечные приступы. В марте 1943 г. супруги перебрались во Франкфурт-на-Майне, где В. получил место приглашенного профессора по истории химии в местном университете. Здесь он встретил 80-летие. Окончание войны застало В. во французской зоне оккупации без всяких средств, поскольку Ростокский университет, который высылал ему ежемесячную пенсию, оказался в советской зоне оккупации. В отчаянии В. обратился в Президиум АН СССР с просьбой восстановить его членство в Академии и оказать материальное содействие, но ходатайство осталось без ответа. С огромными трудностями чету В. удалось поместить в лечебницу-пансионат в маленьком городке Гаммертинген близ Тюбингена на средства, собранные немецкими химиками, которые сами оказались в бедственном положении. Лишь в 1947 г. В. смог получить место приглашенного профессора по истории химии в Тюбингенском университете, где он наездами читал лекции, постоянно проживая в пансионате в Гаммертингене до самой смерти. Его последняя лекция состоялась в Тюбингене 23 июля 1953 г. Супруги В. жили очень скромно, поскольку выплата пенсии возобновилась лишь в 1955 г. До тех пор престарелый профессор подрабатывал написанием статей в немецких и зарубежных журналах. Большую часть времени он посвящал подготовке "Хронологических таблиц к истории химии с древнейших времен до современности" (Берлин, 1952). В. скрашивал свое одиночество написанием мемуаров, которые завершил в 1953 г., но завещал опубликовать только после своей смерти. Мемуары "Дороги и приюты. Моя жизнь" были опубликованы в ФРГ лишь в 1974 г. В. скончался в возрасте 93 лет, и был похоронен на кладбище Бергфридгоф в Тюбингене.

Соч.: Наука и жизнь, ч. 1-3. Пг., 1918-23; Из истории химических открытий. Л., 1925; Wege und Herbergen. Mein Leben. Wiesbaden, 1974.