Родом из Голландии, кончил Гейдельбергский университет, был с 1845 г. врачом в Утрехте, одновременно работал в лаборатории Мульдера. С Дондерсом и ван Деном он издавал «Holl?ndische Beitr?ge zu den anatomischen und physiologischen Wissenschaften». Весной 1847 г. М. переселился в Гейдельберг, где до 1854 г. пробыл в качестве приват-доцента, получил, однако, предостережение от министерства за слывшие материалистическими свои воззрения, оставил вследствие этого преподавание и занялся управлением частной лабораторией. В 1856 г. он сделался ординарным профессором в Цюрихе, а осенью 1861 г. в Турине. В 1876 г. его избрали сенатором Королевства Италии. С 1879 г. — профессор физиологии и врач с большой практикой в Риме.
Результаты его работ, равно как и работ многочисленных учеников его, большею частью изложены в начатом им в 1855 г. периодическом изд. «Untersuchungen zur Naturlehre des Menschen und der Tiere»; это — исследование о дыхании и дыхательных органах, о молоке, желчи и крови, об изменениях веществ в организме, о структуре роговых отложений и т. п. Молешотту принадлежит выражение "Человек есть то, что он ест". Наиболее известны труды его:
Собранием особым вышли его «Kleine Schriften» (Гиссен, 1880—1887).
На итал. языке М. написал:
Сочинения Молешотта пользовались большою популярностью в России в 1860-х гг.; тогда же большинство их было переведено на русский язык: «Учение о пище» (оригинал был издан в Дармштадте в 1850, русский перевод — в 1863, СПб.), «Естествознание и медицина. Речь, читанная 28 ноября 1864 г. при открытии нового курса лекций физиологии» (СПб., 1865), «Круговорот жизни. Физиологические ответы на письма о химии Ю. Либиха» (пер. И. Щелков, Харьк., 1866), «Физиологические эскизы» (с примечан. А. Пальховского, СПб., 1865), «Причины и действия в учении о жизни» (М., 1868), «Единство науки с точки зрения учения о жизни» (СПб., 1879). Небольшие статьи его помещены в сборниках «Вращение жизни в природе» (СПб., 1857) и в «Общем выводе положительного метода» Н. Неклюдова (СПб., 1867). Д. И. Писарев в особой статье дал изложение «Физиологических эскизов» М. («Сочинения», 1872, ч. V I). Вместе с Л. Бюхнером Молешотт сильно содействовал выработке и распространению материалистического мировоззрения. Автобиографические сведения о нём в посмертном издании «F?r meine Freunde» (Гиссен, 1894).