Tanulmányait Jászvásáron végezte, majd az apja kívánságára a párizsi egyetemen jogot tanult. Utána viszont a Sorbonne természettudományi karán végzett 1891-ben, és itt is doktorált 1896-ban.
Biológusként 1897-99 között részt vett a belga antarktiszi expedícióban, ahonnan 1600 darabból álló biológiai és zoológiai gyűjteménnyel tért vissza. Az expedíciót követően tanulmányt tett közzé a cetekről. 1900-ban a franciaországi Banyuls-sur-Mer oceanológiai laboratóriumában lett igazgatóhelyettes.
A MallorcaiCueva del Drachbarlangban felfedezett új rákfajok hatására felhagyott az óceánkutatással és a földalatti ökoszisztémák vizsgálatának szentelte magát.
1907-ben jelent meg a „Essai sur les problèmes biospéologiques” című műve, a világon az első bioszpeleológiai munka. Ezt követően „Biospeologica” néven nemzetközi programot indított a barlangok faunájának vizsgálatára. 1920. április 26-án megalapította Kolozsvárott a világ első Barlangtani Intézetét.
1940 augusztusában, amikor a bécsi döntést következményeképpen Kolozsvár Magyarország része lett, Emil Racoviță az intézettel együtt Temesvárra költözött. A II. világháború után visszaköltözött Kolozsvárra, hogy újjászervezze az intézetet, de a munka befejezése előtt 79 éves korában meghalt. Sírja a házsongárdi temetőben található.