Absolvierte 1867 das Gymnasium Schulpforta, studierte in Bonn und Berlin, wo er 1870 promovierte und sich, nach der Teilnahme am Krieg 1870/71,1874 habilitierte. 1876 Ordinarius in Greifswald, 1883 in Göttingen, 1897 in Berlin. Wirkl. Geheimrat. Verheiratet mit Marie, Tochter Theodor Mommsens.

Wilamowitz-Moellendorff bewirkte eine neue Grundlegung der seit der Mitte des 19. Jhs. vielfach an Impulsen schwachen griechischen Alterumswissenschaft durch bahnbrechende Ausgaben von Dramen des Aischylos, Euripides, Aristophanes, Menander, der Erga Hesiods und der Hymnen und Epigramme des Kallimachos, sowie durch zahlreiche monumentale Monographien zu Homer, Pindar, Platon, Aristoteles, zur Hellenistischen Dichtung, zur griechischen Verskunst und zum Glauben der Hellenen. 

Beseitigte die klassizistischen Vorurteile und begründete in großartiger Synthese aller altertumswissenschaftlichen Disziplinen eine die gesamte Antike umfassende, immer aber auf intensiver Interpretation beruhende Wissenschaft vom griechischen Altertum. Verwirklichte das von Aug. Boeckh, K. O. Müller, F. G. Welcker Vorbereitete. Gab der Textkritik in der Textgeschichte ein neues Fundament. Große Verdienste um die Epigraphik und die Ausgabe der griechischen Kirchenväter durch seine Tätigkeit in der Preußischen Akademie.