Nach dem Studium der Germanistik, Geschichte und Politikwissenschaft an der Philipps-Universität Marburg und der London School of Economics promovierte Jürgen Osterhammel 1980 an der Universität Kassel mit einer Arbeit über die Endphase des Imperialismus in China (1931-1937). Im Anschluss daran war er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Deutschen Historischen Institut London, danach als Akademischer Rat am Seminar für Wissenschaftliche Politik der Universität Freiburg tätig. 1990 wurde er in Freiburg mit einer Studie über die wechselnde Einbindung Chinas in internationale Zusammenhänge habilitiert. Von 1990 bis 1996 baute er an der Fernuniversität Hagen das neue Arbeitsgebiet “Außereuropäische Geschichte” auf. 1997 bis 1999 war er Professor für die Geschichte der internationalen Beziehungen am Institut de hautes études internationales et du développement (IHEID) in Genf. 1999 wechselte er auf den Lehrstuhl für Neuere und Neueste Geschichte an der Universität Konstanz.

In den letzten zwei Jahrzehnten hat sich seine Forschung zunächst auf die intellektuelle Herausforderung Europas durch Asien im 18. Jahrhundert konzentriert („Die Entzauberung Asiens: Europa und die asiatischen Reiche im 18. Jahrhundert“, 1998, revidierte amerikanische Ausgabe 2018), danach auf globale Grundstrukturen des 19. Jahrhunderts („Die Verwandlung der Welt. Eine Geschichte des 19. Jahrhunderts“, 2009, amerikanische Ausgabe „The Transformation of the World. A Global History of the Nineteenth Century, 2014). Seither hat er in Aufsätzen und kürzeren Büchern die Möglichkeiten (und auch die Grenzen) einer globalen Sichtweise auf die verschiedensten Aspekte der historischen Wirklichkeit erkundet. Jüngste Veröffentlichungen aus diesem Zusammenhang sind „Decolonization: A Short History“ (mit Jan C. Jansen, 2017) sowie die Sammlung „Die Flughöhe der Adler: Historische Essays zur globalen Gegenwart“ (2017). Gemeinsam mit Akira Iriye gibt er in jeweils sechs Bänden als Parallelausgabe bei C.H. Beck und Harvard University Press eine Weltgeschichte heraus, die wissenschaftlichen Ansprüchen zu genügen versucht.

Jürgen Osterhammel ist Mitglied von sechs Akademien, darunter der Leopoldina und der British Academy. Er erhielt u.a. den Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis (2010), den Gerda Henkel Preis (2012), den Sigmund-Freud-Preis für wissenschaftliche Prosa (2014) und den Toynbee Prize (2017).