范特霍夫出生于荷兰鹿特丹，父亲是医学博士。他早年在代尔夫特理工大学学习，1871年进入莱顿大学，后赴波恩大学师从凯库勒学习，再赴巴黎在武兹实验室工作。1874年获乌得勒支大学博士学位，同年仅22岁的他发表论文提出碳原子的四个价键指向正四面体顶点，这一理论完美解释了旋光异构现象。法国化学家勒贝尔同时独立提出相同观点，立体化学由此诞生。

1878年至1896年，范特霍夫在阿姆斯特丹大学担任化学、矿物学和地质学教授。这一时期是他学术创造力的巅峰：1884年出版《化学动力学研究》，系统阐述了反应级数、温度对反应速率的影响，提出范特霍夫方程描述化学平衡与温度的关系；1886年至1889年发表稀溶液理论，证明渗透压遵循理想气体定律，推导出渗透压公式π=cRT。这一工作与阿伦尼乌斯的电离理论、奥斯特瓦尔德的催化研究共同奠定了物理化学的基础。

1896年，范特霍夫接受柏林大学邀请前往德国，任普鲁士科学院院士兼教授，专门从事研究工作。他晚年致力于研究德国斯塔斯弗特盐矿的沉积平衡，为海洋化学和地质化学作出贡献。1901年，鉴于他发现化学动力学法则和溶液渗透压的杰出贡献，他被授予首届诺贝尔化学奖。

范特霍夫不仅具有卓越的理论洞察力，还善于将理论应用于实际问题。他热爱自然，喜欢哲学思考，是一位具有诗人气质的科学家。1911年3月1日因肺结核在柏林附近的斯特格利茨逝世，享年58岁。他的立体化学理论、化学反应动力学和稀溶液理论至今仍是化学科学的基石。