Родился в Дармштадте в семье врача. Младший брат писателей Георга и Луизы, поэта и драматурга Георга и философа Людвига Бюхнеров.Почти все братья и сестры Бюхнера отеличались незаурядными способностями и талантами. Его племянником был Эрнст Бюхнер (1850—1924), химик-изобретатель.Изучал право в Гисенском университете. Вместе со своим братом Людвигом участвовал в революционных событиях 1848 года. Редактировал газету «Jungste Tag» .Позже, разыскивался полицией, был арестован и допрошен, но позже — отпущен.После окончания учёбы работал асессором в г. Ланген (Гессен).
В 1851 побывал на Всемирной выставке в Лондоне, где встретился с немецкими революционерами- эмигрантами, участвовал в заговоре по созданию в Германии нескольких республик и объединению их, по примеру США, в объединённое немецкое государство. Заговор был предан доносчиком.
С 1852 работал преподавателем на факультете философии в Цюрихе.
С 1855 года жил во Франции, преподавал современные языкови в католическом колледже Нотр-Дам в Валансьене. Позже — профессор литературы в Кан (Нормандия).
В 1870 году принял французское гражданство.