Вальтер Бухер родился в США, в г. Акрон (Огайо) в швейцарско-немецкой семье. Вскоре после этого семья вернулась в Германию, где он он получил образование.
В 1911 году В. Бухер защитил диссертацию доктора наук по темам геологии и палеонтологии в Гейдельбергском университете и в этом же году вернулся в США, где был принят лектором в университет Цинциннати.
В университете В. Бухер последовательно рос от ассистента (1915) до профессора геологического факультета (1924), а в 1937 году получил должность декана этого факультета.Его ранние работы относились к палеонтологии, где он выполнил исследования по строматолитам, оолитам и русловым грядам. Несколько позднее он сконцентрировался на проблеме диастрофизма земной коры и впервые (одновременно и независимо с М.М. Тетяевым) предложил в 1933 году пульсационную гипотезу развития Земли.
В 1935 году В. Бухер становится президентом Академии наук штата Огайо.
В 1940 году он переходит в Колумбийский университет, специализируясь на структурной геологии. Известно, что в это же время он консультировал Манхэттенский проект в части исследований влияния детонации атомной бомбы на земную кору.Президент Геологического общества Америки (1955).После выхода на пенсию в 1956 году оставался профессором геологии в университете города Ньюбери (Южная Каролина). Также консультировал нефтяные компании и длительное время отдавал работе в их лаборатории в Хьюстоне (Техас).Умер от сердечной недостаточности 17 февраля 1965 года. Вальтер Германн Бухер известен, прежде всего, своими работами в области структурной геологии.
В 1933 году он издает свою знаменитую книгу "Деформирование земной коры", переизданную затем в 1938 году, где вводит гипотезу пульсационного развития Земли, обобщающую существовавшие гипотезы контракции (сжатия) и экспансии (расширения).
В этой работе он критически отнесся к гипотезе дрейфа материков Вегенера, считая, что совпадение формы материков и подвижность отдельных участков земной коры могут быть объяснены пульсациями геоида.