Dopo essere stato professore di chimica al Politecnico di Riga, Wilhelm Ostwald si trasferì a Lipsia nel 1887 per diventare professore di chimica fisica all’università. La fase di Lipsia di Ostwald fu molto produttiva. Oltre a scoprire la relazione tra il grado di dissociazione e la concentrazione della soluzione acida (legge di diluizione di Ostwald), sviluppò un metodo di studio dei processi fisico-chimici basato sulla loro stabilità energetica (regola del passo di Ostwald, maturazione di Ostwald). Scrisse molte pubblicazioni, come il suo libro di testo del 1889 Fundamentals of General Chemistry, e lanciò anche una serie di libri intitolati Ostwald’s Classics of the Exact Sciences. Nel 1894, condusse ricerche sulla catalisi, e nel 1901, insieme al suo assistente Eberhard Brauer, elaborò i principi scientifici e tecnici per la produzione di acido nitrico per mezzo dell’ossidazione catalitica dell’ammoniaca su contatti di platino.

Nel 1905, Wilhelm Ostwald divenne il primo professore di scambio tedesco a viaggiare in America. Ha letto alla Columbia University di New York, alla Harvard University di Cambridge e al Massachusetts Institute of Technology di Boston.

Dopo il suo ritiro nel 1906, Ostwald ha vissuto con la sua famiglia nella sua tenuta di campagna conosciuta come Energie a Grossbothen, quasi 40 chilometri a sud-est di Lipsia. Vi lavorò come ricercatore freelance.

Nel dicembre 1909, Wilhelm Ostwald ricevette il premio Nobel per la chimica a Stoccolma per il suo lavoro sulla catalisi.