Родился 29 сентября 1824 года в Дармштадте в семье врача. Был пятым ребенком в семье (всего 8 детей). Почти все братья и сестры Б. отличались незаурядными способностями и талантами. Учился в университете Гиссена. Бюхнер, будучи немцем, настолько совершенно владел французским языком, что произносил речи, читал лекции и выступал с докладами перед франзцузской публикой.
Людвиг Бюхнер — крупнейший представитель материалистического направления в европейской философии 2-й половины 19-го века. Ф. Энгельс, желая подчеркнуть отличия марксистской философии, назвал Л. Бюхнера (а с ним К. Фохта и Я. Молешотта) «вульгарными» материалистами (Бюхнер стоял на позициях механического материализма). В философию Бюхнер вошел скорее как популяризатор позитивных научных достижений, использовал новаторский для того времени, насыщенный примерами и аргументами стиль. Отчасти поэтому его главный труд «Сила и материя» (выдержавший в России до 1905 года 17 изданий) воспринимается скорее как философский памфлет в защиту материализма, чем развитие оригинальной концепции. Общественная позиция Л. Бюхнера, его стремление донести идеи прогресса и достижения науки до самых социальных низов является, по существу, продолжением линии французских материалистов Эпохи Просвещения 18в. Был сторонником и пропагандистом дарвинизма и распространял его принципы на общественную жизнь, разделяя таким образом идеи социального дарвинизма.
Автор трудов «Человек согласно науке», «Любовь и любовные отношения животного мира» (1881) и многих других. Особенно широко была известна его работа «Сила и материя» (1855). Критиковал позицию Карла Фохта о том, что мозг выделяет мысль, подобно тому как печень — желчь..
Противниками Бюхнера были Жане и др.