Dzimis 1787. gada 30. (18. pēc VS) decembrī Tallinā rakstnieka un dramaturga Augusta Frīdriha Ferdinanda fon Kocebū (1761—1819) un viņa sievas Frederikas, dzimušas Esenas, ģimenē. Astoņu gadu vecumā viņu nosūtīja uz Pēterburgas kadetu korpusu, Napoleona karu laikā no 1803. līdz 1806. gadam viņš piedalījās Krūzenšterna vadītajā ekspedīcijā uz Kluso okeānu, kuras oficiālais mērķis bija izpētīt tirdzniecības ceļus no Aļaskas piekrastes līdz Japānai.
No 1815. līdz 1818. gadam viņa vadītā ekspedīcija neveiksmīgi centās atrast Ziemeļu jūras ceļu cauri Beringa šaurumam.
1823. — 1826. gadā Oto fon Kocebū vadīja ekspedīciju uz Krievu Amerikas piekrasti.
Pēc atgriešanās Pēterburgā viņu 1826. gadā paaugstināja par 2. ranga kapteini, 1829. gadā par 1. ranga kapteini.
Pēdējos sešpadsmit dzīves gadus viņš pavadīja savā Kaues muižā netālu no Tallinas.
Miris 1846. gada 15. (3.) februārī Tallinā.
Darbi
Путешествие вокруг света. В 3-х тт. СПб.: 1821—1823.
Kotzebue O. Neue Reise um die Welt in den Jahren 1823, 24, 25 und 26. Weimar: 1830. Bd. 1—2.
