齐格勒出生于德国黑尔萨，父亲是一位牧师。他1916年进入马尔堡大学学习化学，1920年获博士学位，1923年获讲师资格。他曾在法兰克福大学、海德堡大学、哈雷大学任教，1936年任哈雷大学校长。1943年，齐格勒出任威廉皇帝学会(后改名为马克斯·普朗克学会)煤炭研究所所长，在鲁尔区的米尔海姆工作直至退休。该研究所在他的领导下成为世界著名的有机金属化学研究中心。

齐格勒早期研究碱金属有机化合物，特别是有机锂和有机钠化合物，发展了利用碱金属合成有机化合物的方法。他发现了著名的"齐格勒环化反应"：利用有机锂化合物可以合成大环酮类化合物。1930年代后，他开始研究有机铝化合物。1953年，一次偶然的实验发现改变了他的研究方向：当他尝试用乙烯与三乙基铝反应时，发现在某些过渡金属盐存在下，乙烯在常压低温下就能聚合形成高分子量的聚乙烯。经过系统研究，他发现四氯化钛和三乙基铝的组合是最有效的催化剂。

1953年底，齐格勒公开了这一发现。这种催化剂被称为齐格勒催化剂，用它生产的聚乙烯就是高密度聚乙烯(HDPE)，与此前英国ICI公司在2000个大气压、200℃条件下生产的低密度聚乙烯相比，高密度聚乙烯具有更高的结晶度、更高的熔点和更好的强度，而且生产条件大大简化。这一发现立即引起工业界轰动。意大利化学家朱利奥·纳塔将齐格勒催化剂进一步发展，用于丙烯聚合，得到了等规聚丙烯。齐格勒-纳塔催化剂使得聚烯烃成为全球产量最大的塑料品种。

齐格勒十分注重基础研究与工业应用的结合。他为齐格勒催化剂申请了专利，并积极推动其工业化。他坚持要求对其发现的应用必须经过严谨的科学评估，这种态度在当时的德国工业界并不常见。齐格勒-纳塔催化剂的发现是20世纪化学工业最重要的发明之一，它使得聚乙烯、聚丙烯成为现代社会不可或缺的材料，广泛应用于包装、汽车、建筑、电子等各个领域。目前全球每年利用齐格勒-纳塔催化剂生产的聚烯烃超过1亿吨。

1963年，齐格勒与纳塔共同获得诺贝尔化学奖，表彰他们在齐格勒-纳塔催化剂和烯烃聚合研究方面的贡献。齐格勒是一位杰出的科研管理者，他将马克斯·普朗克煤炭研究所建设成国际一流的研究机构，吸引了来自世界各地的优秀科学家。他培养了大批优秀化学家，许多人后来成为有机金属化学和高分子化学领域的领军人物。齐格勒与妻子感情深厚，两人育有两个子女。他1969年从所长职位退休，1973年8月12日在米尔海姆逝世，享年74岁。在他去世后，齐格勒基金会继续为化学研究提供资助，纪念这位伟大化学家的贡献。