Родился в Мюнхене 20 мая 1860 года. Он начал изучать химию в 1884 году под руководством Адольфа Байера (Нобелевского лаурета по химии 1905 года) и ботанику у профессора Негели в Ботаническом институте Мюнхена.
После периода работы с Отто Фишером в Эрлангене, он получил докторат от Мюнхенского университета в 1888.
Бухнер женился на Лотте Сталь в 1900 году.
В 1907 году Бухнер получил Нобелевскую премию по химии за биохимические исследования внеклеточной ферментации и выделение зимазы.
Во время Первой мировой войны Бухнер служил в полевом госпитале в Румынии в чине майора. Он был ранен 3 августа 1917 года и умер от этих ран через девять дней в Мюнхене в возрасте 57 лет.