基爾霍夫的中學成績一向名列前茅，畢業後成功考上著名的柯尼斯堡大學。當時正是電器技術迅速發展的年代，許多科學家都在為解決複雜電路的問題而傷腦筋。在法國數學物理學派思想的影響下，年紀僅有 21 歲的基爾霍夫根據歐姆的工作，建立了物理學上義意重大的兩個以他為名的電路定律：第一電路定律指出在電路的結點上，電流的代數和為零；第二電路定律指出沿一閉合回路電勢變化的代數和為零。 大學畢業後，他在柏林大學擔任講師。1850年轉到布雷斯勞大學擔任臨時教授，在那裡他結識了合作伙伴本生。在本生協助下，他於1854年被任為海德堡大學教授，與本生共事。1860年他們提出了光譜分析法，因而發現了銫和銣兩種新元素。後來基爾霍夫又提出了天體的光譜分析法，帶領天體物理學進入新紀元。他在 1862 年發表的黑體概念，更為20世紀的量子物理發展奠定了重要的基礎。