不远千里到波恩求学，他的第一个老师是卡斯特纳。后来，李比希又转到埃尔兰根大学学习，并于1822年获博士学位，博士论文的题目是《论雷酸汞的成分》。获博士学位以后，他又到法国巴黎继续深造。经洪堡（A·Von·Htmboldt，1769一1859年）教授推荐，他进入了盖·吕萨克实验室进行研究工作。

在1822一1824两年的研究中，在探索各种有机化合物的同时，他系统地研究了雷酸盐。找到了防止雷酸盐爆炸的填充剂，发现用烘焙过的苦土（MgO）与雷酸盐相混和，可以非常有效地防止雷酸盐爆炸。李比希在1823年6月23日向科学院报告了他的研究成果。当时，会议主持人洪堡教授对李比希说：“您的研究不仅本身具有重要意义，更重要的是这一成果使人们感到，您是一位有杰出才干的人。”

前期

担任了吉森（Giessen）大学编外教授，两年以后升为正式教授，当时他年仅22岁。

李比希在化学上建树极多，除雷酸盐的研究成果之外， 1829年发现了马尿酸，18N年合成了氯醛和氯仿，1832年和维勒鉴定苯乙酰基：1834年提出乙醇、乙醚等，都可视为乙基的化合物，并命名了乙基（C2H5一）。

后期

李比希和法国化学家杜马合作，在1837年10月23日呈送法国科学院的论文中指出：“无机化学中的‘基’是简单的多有机化学中的‘基’是化合物，这是二者的不同点。但是，在无机化学和有机化学中，化学的规律是一样的。”1838年，李比希还给“基”下了如下的定义。

1．有机化学中的“基”是一系列化合物中不变的部分。

2.“基”在化合物中，可被元素置换。

3．置换“基”的元素，可以被其他元素所取代。

一个原子团满足以上三个条件中的两条就可以称为“基”。从此，有机化学中“基”的概念就确定了。

1837年，李比希还提出了有关多元酸的理论，开展了对有机酸的研究，说明了酸和氢的内在联系。1839年，李比希研究了“发酵”和“腐败”问题，对“发酵”和“腐败”做了理论说明。同时，他还研究了尿酸的衍生物、生物碱、氨基酸、胱胺、肌酸等多种有机化合物的结构和性质。

他作过大量的有机化合物的准确分析，改进了有机分析的若干方法，定出大批化合物的化学式，发现了同分异构现象。他在化学上的重要贡献还有：1829年发现并分析马尿酸；1831年发现并制得氯仿和三氯乙醛；1832年与F.维勒共同发现安息香基并提出基团理论，为有机结构理论的发展作出贡献；1839年提出多元酸理论。1840年以后的30年里，他转而研究生物化学和农业化学。他用实验方法证明：植物生长需要碳酸、氨、氧化镁、磷、硝酸以及钾、钠和铁的化合物等无机物；人和动物的排泄物只有转变为碳酸、氨和硝酸等才能被植物吸收。这些观点是近代农业化学的基础。他大力提倡用无机肥料来提高收成。他还认为动物的食物不但需要一定的数量，还需要各种不同的种类，或有机物或无机物，而且须有相当的比例。他又证明糖类可生成脂肪。还提出发酵作用的原理。李比希一生共发表了318篇化学和其他科学的论文。著有《有机物分析》、《生物化学》、《化学通信》、《化学研究》、《农业化学基础》、《关于近世农业之科学信件》等。他还和维勒合编了《纯粹与应用化学词典》。1831年创办《药物杂志》并任编辑，1840年后此杂志改名为《化学和药物杂志》，他和维勒同任编辑。

当时有机物的分析技术还相当落后，他改进并完善了由盖吕萨克和泰纳尔提出的有机物燃烧分析法，使之根据产生的二氧化碳和水的量能够精确的确定碳和氢的含量。后来杜马又发明测定有机氮的好方法，这样就形成了完整的有机分析体系。吉森这个小地方也成为当时世界的化学中心，对19世纪德国成为化学强国起着重要作用。1845年他被封为男爵，1852年后因健康恶化而退出教学工作，但仍然从事力所能及的研究工作。并开始对生物化学产生了兴趣，对生命的活力是由体内食物氧化产生的能量提供的观点之建立起了积极作用。然而对发酵过程的理解却和贝采利乌斯犯了同样的错误。在对农业化学方面，他也是成功和失败并存。首先他正确地指出：土地肥力丧失的主要原因是，植物消耗了土壤里的生命所必需的矿物成分，诸如钠、钙、磷等。他还是第一个主张用化肥代替天然肥料进行施肥的人。不过，他错误的认为植物所必需的氮是从大气中直接吸收的，所以在他的化肥配料表中没有加入氮化物。这一点后来被纠正了，从而使农业生产发生了巨大的飞跃。

李比希对化学教学一贯尽心竭力，自1824年回国后，他发现德国的化学教育落后于法国，许多德国大学没有化学教授，化学课由医学博士讲授。化学实验教学的条件就更差了，全国只有汤姆逊设立的一处实验室，一些著名化学家的实验室，都是私人性质的。只能接受一两名学生做专题研究。

李比希从巴黎回国担任了吉森大学的化学教授，立即着手实施一项前所未闻的计划，那就是改革德国的传统化学教育体制与教学方式，探索造就新一代化学家的方法。当时德国大学中的化学教育，通常是把化学知识混杂在自然哲学中讲授，而且没有专门的化学教学实验室，学生得不到实验操作的训练。李比希深知，作为一个真正的化学家仅有哲学思辨是不够的，化学知识只有从实验中获得。而这种实验训练在那时的德国大学中还得不到。于是李比希下决心借鉴国外化学实验室的经验，在吉森建立一个现代化的实验室，让一批又一批的青年人在那里得到训练，从中培养出一代化学家。吉森实验室是一座供化学教学使用的实验室，它向全体学生开放，可以同时容纳22名学生做实验，并在化学实验过程的同时进行讲授，讲台的两侧有各种实验设备和仪器，可以方便地为听讲人做各种演示实验。

为了发展化学教学，李比希还用新的体系编制了化学教学大纲。他认为，化学不仅是一门实验科学，同时直接关系到国家的命运和人民的生活。所以他认为：“学习化学的真正中心，不在于讲课，而在于实际工作。”该大纲规定：开始，学生在学习讲义的同时还要做实验，先使用已知化合物进行定性分析和定量分析，然后从天然物质中提纯和鉴定新化合物以及进行无机合成和有机合成；学完这一课程后，在导师指导下进行独立的研究作为毕业论文项目；最后通过鉴定获得博士学位。他要求他的学生既会定性分析，又会定量分析，然后自行制备各种有机化合物。这样就可以培养出较强的实际工作能力。李比希这种让学生在实验室中从系统训练逐步转入独立研究的教学体制，在他之前并未被人们认识到，而它为近代化学教育体制奠定了基础。由于这一实验室培养出一大批第一流的化学人才，所以成了全世界化学化工工作者注目和向往的地方。李比希实验室科研和教学的风格，很快传遍了全世界。

化学教学大纲的编制和李比希热诚而严谨的治学，使得化学教育运动在德国比在其他任何地方以更大的势头和更深远的影响发展起来，从而吸引着四面八方的学生拥向吉森大学，聚集于李比希门下。

在李比希的精心指导下，通过实验室中的系统训练培养出了一大批闻名于世的化学家。其中名列前茅的有为染料化学和染料工业奠定基础的霍夫曼、发现卤代烷和金属钠作用制备烃的武慈、提出苯环状结构学说为有机结构理论奠定坚实基础而被誉为“化学建筑师”的凯库勒，以及被门捷列夫誉为“俄国化学家之父”的沃斯克列先斯基，此外还有俄国的齐宁、法国的日拉尔、英国的亚历山大·威廉·威廉姆逊等。值得指出的是这些学生还在本国仿效吉森的做法，建立了一批面向学生的教学实验室，使吉森的化学教育模式在全世界得到积极推广，培养出众多著名的化学家，并形成了吉森一李比希学派，为世界化学发展作出了巨大贡献。