Ha studiato medicina presso le università di Tubinga e Würzburg, in seguito frequentando lezioni di geologia e zoologia a Vienna e Praga. Nel 1862 viaggiò al Cairo, dove trascorse diciotto mesi a studiare la lingua araba. A partire dal febbraio 1864 lavorò come medico a Quseir, un porto marittimo sul Mar Rosso. Qui ha trascorso cinque anni a raccogliere una grande quantità di pesci e altri esemplari marini.
Dal 1869 esaminò la sua collezione del Mar Rosso allo Staatliches Museum für Naturkunde di Stoccarda, viaggiando a Francoforte sul Meno e Berlino per condurre studi di confronto zoologico. A Stoccarda ha anche studiato le specie ittiche australiane procurate da Ferdinand von Mueller (1825-1896), dalla cui collezione Klunzinger descrisse circa cinquanta nuove specie dall'Australia e dalla Nuova Zelanda. Nel 1872 fece ritorno a Quseir per raccogliere altri esemplari marini, poi tornò a Stoccarda (1875), dove nel 1884 fu nominato professore di zoologia all'Università di Stoccarda.[1]
