Родился в богатой еврейской семье. В 1898 году поступил на философский факультет Венского университета, который с отличием окончил, защитив докторскую диссертацию на тему бисексуальности. После защиты диссертации принял христианство.
Отто Вейнингер демонстративно покончил с собой в гостиничном номере, в котором умер Бетховен. Возможными причинами самоубийства современники называли «конфликт между проповедуемым им аскетизмом и собственной чувственностью». С другой стороны, самоубийство Вейнингера нередко причисляют к так называемым случаям суицида из-за комплекса культурной неполноценности.
Основной работой Вейнингера была книга «Пол и характер. Принципиальное исследование» (1902), хотя были и другие, опубликованные уже после его смерти — «О последних вещах» (1904, опубликовал его друг Мориц Раппапорт), «Любовь и женщина» (1917). После первой мировой войны Артуром Гербером были также опубликованы заметки и письма Вейнингера.
Эта книга, до сих пор остающаяся культовой, высоко оценённая А. Стриндбергом, была написана с натурфилософских позиций и представляла собой глобальное исследование «мужского» и «женского» начала. Первому присущи высокий уровень развития сознания, созидание и аскеза. Второе выступает носителем примитивной модели сознания, непродуктивности и чувственности. Носителями «женского» начала выступают, помимо женщин, также и мужчины — евреи и негры. В главе «О еврействе» Вейнингер противопоставил «женский» (т.е. безнравственный) иудаизм «мужскому» христианству, что позднее легло в основу антисемитской пропаганды среди австрийских юдофобов.