Гольдшмидт также описал нервную систему нематод, часть этих работ позднее подтолкнула Сиднея Бреннера к использованию вида Caenorhabditis elegans в качестве модельного для исследования биологии развития, включая нейрональное развитие.
Гольдшмидт родился во Франкфурте-на-Майне, в еврейской семье. С 1899 года изучал зоологию и медицину в Гейдельбергском университете. В 1903 году получает степень доктора философии. В 1909 году становится профессором Мюнхенского университета, но оставляет это место в 1914, чтобы возглавить секцию генетики во вновь основанном Институте биологии кайзера Вильгельма.
Начало Первой мировой войны застигло его в Японии, что не позволило ему вернуться в Германию, и он был вынужден отправится в Соединённые Штаты, где оказался в лагере для «неблагонадёжных немцев». В 1919 году Гольдшмидт вернулся в Германию, но в 1935 году под давлением нацистского режима был снова вынужден уехать и продолжил работу в Университете Беркли.
Занимаясь исследованиями генетики пола у непарного шелкопряда, Гольдшмидт на протяжении двух десятилетий оставался убежденных дарвинистом. Однако в итоге этих исследований он пришёл к выводу, что внутривидовая изменчивость не ведёт к образованию новых таксонов, а естественный отбор способен лишь устранять неудачных мутантов. Как пишет сам Гольдшмидт в автобиографии, примерно к 1932-му году он пришёл к новому пониманию механизмов видообразования. Теперь он видел таковыми системные мутации, которые назвал макромутациями. В 1940-ом году в Нью-Хавене вышла его широкоизвестная книга «Материальные основы эволюции», в основном посвященная генетическим причинам макроэволюции, причём всем своим содержанием книга была направлена против дарвинизма.