Otto Diels étudie la chimie de 1895-1899 à l'université Humboldt de Berlin, où après avoir occupé différentes positions il devient professeur et chef du département de chimie en 1915. L'année suivante, il prend le poste de professeur de chimie à l'université de Kiel, qu'il ne quitte plus jusqu'à sa retraite en 1945.
Son plus célèbre travail est fait en collaboration avec Kurt Alder, sur la réaction qui porte leurs deux noms : la réaction de Diels-Alder. Les deux hommes obtiennent conjointement le prix Nobel de chimie de 1950 « pour leur découverte et le développement de la synthèse du diène[1] ».
(en) Biographie sur le site de la fondation Nobel (le bandeau sur la page comprend plusieurs liens relatifs à la remise du prix, dont un document rédigé par la personne lauréate — le Nobel Lecture — qui détaille ses apports)