Boltzmann, 20 Şubat 1844'te Viyana'da Landstrasse caddesindeki bir evde doğdu.
Babası vergi dairesinde çalışıyordu, annesi Katharine Pauernfeind ise Salzburg'luydu. Çocukluğu güven ve refah içerisinde geçti. ilköğrenimini evinde, ailesinin kendisine tuttuğu bir özel öğretmenle yaptı. 15 yaşındayken babasını kaybetti. Bu dönem haricinde hep çok çalışkandı ve sınıfta birinci oluyordu. Sınıfının en iyisiydi.
Akademik çevre ve devlet tarafından pek çok defa ödüllendirildi. 1878'de fakülte dekanlığına, 1881'de Rektörlüğe* getirildi. 1885'de "Imperial Academy of Sciences" üyeliğini kazandı. 1887'de Graz Üniversitesinin başına getirildi. Son olarak da 1889'da "wirklicher Hofrat" unvanına layık görüldü. 1890'da Münih Üniversitesinden gelen teklifi kabul ederek, üniversitenin Kuramsal Fizik kürsüsüne geçti. 1894'de, Viyana'daki hocası Josef Stefan'ın ölümünün ardından boşalan Kuramsal Fizik kürsüsüne getirildi. Ne yazık ki Boltzmann için bu üniversitede, Münih'te kurduğu gibi iyi bir grubu kurması, özellikle Ernst Mach'ın (1838 - 1916) 1895'de Felsefe ve Bilim Tarihi konusunda profesör olmasının ardından pek de mümkün olmadı. Bu nedenle, Boltzmann Kuramsal Fizik profesörlüğü yapmak üzere Leipzig'den gelen teklifi kabul etti. Boltzmann, Mach'ın sağlık sorunları nedeniyle dinlenmeye ayrılmasının ardından da Viyana'ya geri döndü.
Kuramsal Fizik üzerindeki derslerine ek olarak, 1903'de daha önce Mach tarafından "Endüktif Bilimlerin Tarihi ve Kuramı" adı altında verilen dersin yerine açılan "Doğa Bilimlerinin Genel Kuramları ve Yöntemleri" adlı dersi vermeye başladı.
Boltzmann'ın doğa felsefesi hakkındaki dersleri çok popülerleşti ve dikkat çekti. Ders, akıl almaz bir popülarite kazandı. En uzun süren dersi olmasına rağmen, insanlar merdivenlerde bile ayakta durup dersi dinlediler. Öğrenciler, asistanlar, profesörler, hanımlar derslere katıldı. Gazetelerde ders hakkında yazılar yayınlandı. imparator Franz Joseph bile Boltzmann'a, dönüşünden ve derslerinin çektiği ilgiden ötürü memnun olduğunu söyledi.
Yaşamının son yıllarında, Boltzmann sağlık olarak çok kötü durumdaydı. Hayatı boyunca rakiplerinden gördüğü katı uyuşmazlık sağlığını etkilemişti. Gözleri okumasına izin veremeyecek derecede bozulmuştu. Bu nedenle bilimsel yazıları okumak ve yazmak için bizzat yardım almak zorunda kaldı. Okumak için bir hemşireden, yazmak içinse karısından yardım aldı. Gözlerinin durumuna ek olarak, geceleri sert `astım krizleriyle da yaşamak zorunda kaldı. Zamanla, bunlara aşırı yoğun çalışma temposu nedeniyle yaşadığı ağır baş ağrıları da eklendi. Tüm bunlara rağmen Boltzmann bilimsel çalışmaları için sağlığını feda etmekten çekinmedi.
Kariyerindeki tüm başarılarına, iyimserliğine, doğadan aldığı keyfe rağmen depresyon onun yakasını bırakmıyordu. Hatta arkadaşlarıyla iken bile derin ve kederli düşüncelere daldığı oluyordu. Astım hastası olmasının yaratıcılığını öldürmesinden korkuyordu, bu yüzden de çalışmaya daha da fazla yükleniyordu. Trajik olarak, Trieste yakınlarında, Duino'daki tatilinde, bir depresyon atağı sırasında intihar etti.
Tüm zamanın ve dünyanın en büyük düşünürlerinden biri, Ludwig Boltzmann, 5 Eylül 1906 tarihinde hayata gözlerini yumdu. Onuruna birçok önemli bilim adamının katıldığı bir cenaze alayı düzenlendi Erken ölmesi çok üzücüydü çünkü hayattayken erken ölmesinin bilimsel gelişmelere tanık olamamasına neden olacağını söylemişti. 1933'te Viyana merkez mezarlığında bulunan mezarı, kent meclisi üyesi Julius Tandler tarafından Viyana Belediyesi'nin koruması altına alındı: "Viyana halkı, kendi şehirlerinde yaşamış bu dahi adama ona layık bir defin yeri bulabilmek için çabalamıştır."
Viyanada, Gustinus Ambrosi tarafından beyaz mermere yapılmış Zentralfriedhof'taki mezarındaki büstünde, Boltzmann'ın bilime kazandırdığı en önemli ve en basit denklem yer alır: S = k log w
