範特霍夫1852年出生在荷蘭鹿特丹一個著名醫生家中，生活比較富有。範特霍夫上中學時最感興趣的課程是化學，他自己也看了許多化學書。每當上化學實驗課時，他都認真聽老師的講解，認真做好老師指定的實驗。但是課堂上的實驗太少，滿足不了他的要求。怎麼才能自己自由地做實驗呢？
於是在一個星期天，他一個人偷偷地翻過學校的院牆，從化學實驗室地下室的窗子鑽入，沿著樓梯進到實驗室，打開玻璃櫃，拿出酒精燈、蒸餾瓶、鐵架台等化學儀器做起了實驗。突然，門被打開，化學老師霍克維爾夫先生走了進來，生氣地問他如何進來的，做的是什麼實驗。範特霍夫紅著臉結結巴巴地作了回答。“真是胡鬧，盡管你實驗做得很準確，但是你犯了學校的規矩，校長要是知道會開除你的！”於是，老師把範特霍夫領到他父親那裏，範特霍夫的父親指出，應當做一個品格高尚的人，即便是為了對知識的渴求也不能像小偷一樣去違犯學校的規矩。為了滿足孩子做實驗的要求，他父親用一間舊房子為他改成簡易實驗室。範特霍夫中學畢業後想學習化學，可是他父親希望他成為一名工程師，範特霍夫不想使父親傷心，便考入德爾夫特工學院學習數學。
盡管他主修數學，但最感興趣的還是化學。他把哲學家孔德的一段話奉為經典：“從方法論上看，詳盡地了解數學，對化學家理解化學本身將會起決定的作用。”範特霍夫認為，孔德的話是絕對正確的。因此他努力學習數學，這對他以後成為物理化學家是至關重要的。範特霍夫在工學院兩年就修完了全部課程，提前畢業了。但他認為，隻有一張大學畢業文憑還不足以搞科學研究，1872年他又考入萊頓大學攻讀博士學位。1874年，範特霍夫通過了論文答辯，從而獲得了數學博士和自然哲學博士的學位。
由於範特霍夫精通數學，又積累了豐富的化學實驗資料，使他在物理化學上取得了重大突破。他對化學反應速度、滲透壓、化學平衡、稀溶液的規律的研究超過了同時代的化學家。他寫成一部專著《化學動力學概論》，這部書後來成了物理化學的經典，並受到瑞典物理化學大師阿侖尼烏斯的高度評價。阿侖尼烏斯在《北歐評論》中著文指出：“範特霍夫的著作具有劃時代的意義，它對今後化學上一係列主要問題的發展將起到決定性影響。”
作為傑出的物理化學家，範特霍夫在國外已經很出名了，但是國內的當權派卻不怎麼重視他。這時德國萊比錫大學向他發了聘書，聘請他擔任萊比錫大學物理化學教授，而且待遇十分優厚。範特霍夫非常熱愛他的祖國和家鄉，他不願離開荷蘭，但他對當局遲遲不給阿姆斯特丹大學建造實驗室和教室及對教師的不公正待遇感到非常氣憤，他忍痛決定去萊比錫。在他離開之前，各大學教授聯合給阿姆斯特丹大學校長和教育部寫信說：“在我國，像範特霍夫這樣的人才是很少的，我們希望你們想盡一切辦法把他留在我們這裏！”迫於各界的壓力，最後政府決定給阿姆斯特丹大學一筆費用，用以修建化學研究所大樓和實驗室。範特霍夫剛剛到達萊比錫便收到教授們聯合從阿姆斯特丹拍來的電報，他收到電報後，沒有到萊比錫大學就職，就立即回國了。當他乘火車到達阿姆斯特丹時，受到大學生們近乎狂熱的歡迎。大學生們以範特霍夫為榮，他們感到能與自己最敬愛的教授在一起十分幸福和驕傲。
1901年12月10日，在斯德哥爾摩科學院大禮堂裏，聚集了世界第一流的科學家，範特霍夫向到會者介紹了化學溶液理論。鑒於他對化學所做的貢獻，他獲得了諾貝爾獎金中第一個化學獎。