Fill d’un metge, des de jove es va interessar per la ciència i, en contra dels desitjos del seu pare, va estudiar química a la llavors Escola Politècnica de Delft, posteriorment a la Universitat de Leiden, a la de Bonn (on va coincidir amb Friedrich Kekulé), a la de París on va estudiar amb Charles Adolphe Wurtz, rebent el doctorat a la Universitat d’Utrecht el 1878.
Posteriorment va ser professor a les universitats d’Amsterdam i Berlín, on va morir l’1 de març de 1911. Va fer, a més, investigacions sobre el comportament de dissolucions diluïdes, evidenciant certes analogies amb els gasos, i va introduir el concepte de pressió osmòtica.
El 1874, quan comptava només vint-i-anys, va introduir una nova visió als esquemes de Kekule de notació d’enllaços químics. La forma en què es venia usant el sistema era en dues dimensions (natural a l’escriure en paper), però d’aquesta manera no es podia explicar la manca d’asimetria en certs casos, i la asimetria en altres, com en el cas de l’àcid tartàric i racèmic. Van ‘t Hoff va introduir l’esquema tridimensional, i prenent com a exemple l’àtom de carboni, els seus quatre enllaços tenen un angle de 109,5 ° en lloc dels 90 ° derivats de la visió bidimensional. Aquesta visió va explicar la asimetria de l’àcid tartàric descoberta per Pasteur unes dècades abans.