Sohn des amerikanischen Konsuls Karl Friedrich Otto, gen. Charles, G. (1797-1879), der Kaufmann in Ffm. und Gutsbesitzer in Praunheim war.
Schüler der Abel und Simon’schen Lehr- und Erziehungsanstalt für Knaben. Kaufmännische Lehre. Dann Besuch der Höheren Gewerbeschule in Ffm. Seit 1858 Studium des Maschinenbaus in Karlsruhe. 1860 Wechsel zum Studium der Chemie in Heidelberg. Schüler von Robert Bunsen (1811-1899). 1862 Promotion. Fortsetzung der Studien in Marburg. 1864 war G. als Zweiter Chemiker bei den Höchster Farbwerken mit der Ausarbeitung von Jodfarben beschäftigt. Nach kurzer Tätigkeit dort schied er wegen eines Augenleidens, das er sich durch Anilin- und Joddämpfe bei der Aldehydherstellung zugezogen hatte, wieder aus. Er arbeitete vorübergehend im Büro der Papierfabrik Flinsch und unternahm dann eine Italienreise, um sein Augenleiden auszukurieren. 1865 Rückkehr nach Heidelberg. Im gleichen Jahr zog G. nach Berlin, wo er zusammen mit Carl Liebermann (1842-1914) die Grundsubstanz des natürlichen Krappfarbstoffs fand und diesen Stoff, das Alizarin, erstmals synthetisch herstellte, womit erstmals überhaupt die Synthese eines Naturfarbstoffs gelungen war. 1869 ging das Patent zur Synthese der Krappröte an die Badische Anilin- und Sodafabrik, nachdem Verhandlungen mit den Höchster Farbwerken gescheitert waren. Seit 1869 Dozent, zunächst in Leipzig, seit 1870 in Königsberg, dann in Zürich und schließlich in Genf. 1906 kehrte G. nach Ffm. zurück, wo er hoffte, am Chemischen Institut des Physikalischen Vereins wirken zu können, was sich aber nicht erfüllte.
Mitglied vieler wissenschaftlicher Vereine und Gesellschaften, u. a. seit 1907 Präsident der Deutschen Chemischen Gesellschaft.
Zahlreiche Fachveröffentlichungen, u. a. „Die Chinone“ (1911) und „Geschichte der organischen Chemie“ (1920).
Autobiographische Notizen.
Zahlreiche Auszeichnungen, darunter Lavoisier-Medaille (1911).
Bronzebüste (1930) im Hoechst Unternehmensarchiv bei der zur Sanofi-Gruppe gehörenden Hoechst GmbH.
G.straße in Praunheim.