Philologie- und Geschichtsstudium an der Ludwigs-Universität in Gießen, Wechsel zum Chemiestudium bei seinem Onkel Justus von Liebig. 1855 Promotion und Wechsel nach Heidelberg in das Labor von Robert Bunsen. 1856 Assistent bei Justus von Liebig in Münchner. 1869 außerordentlicher Professor in München, 1872–1879 Leiter der anorganischen Abteilung. 1881 Ordinarius an der Universität Halle, wo er ein neues mustergültiges Institutsgebäude aufbaute und von 1882 bis 1908 Direktor des Chemischen Instituts und 1897 Rektor der Universität Halle war. 1900 Präsident der Deutschen Chemischen Gesellschaft und 1901 Ehrenmitglied des Vereins Deutscher Chemiker.
Verwandtschaften:
Volhard war verheiratet mit Josephine geborene Backofen (1842–1935). Sie hatten gemeinsam sieben Kinder. Der Sohn Franz Volhard wurde ein bedeutender Internist und Nephrologe; eine Krankenstation im Universitätsklinikum Gießen trägt noch heute seinen Namen.
