Schwann studierte Medizin in Bonn, Würzburg und Berlin, wo er Assistent von Johannes Mueller wurde. 1839 wurde Schwann Professor der Anatomie in Löwen und 1848 Professor der Anatomie und Physiologie in Lüttich.

Schwann entdeckte 1836 das Magenenzym Pepsin. Sein Hauptverdienst (1839) ist die Begründung der Zellenlehre, der Nachweis, daß tierische Gewebe aus Zellen bestehen und aus Zellen hervorgehen, und daß tierische und pflanzliche Zellen morphologisch und physiologisch vergleichbar sind. Dies war von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung der Biologie und der Medizin. Die Fortführung der Ideen führte zur Zellularpathologie Virchows. Spätere Beiträge betrafen die Physiologie der Galle und die Anatomie der Nervenfasern. Entdeckte die noch heute nach ihm benannten Schwannschen Zellen in Nervenfasern.