Kluyver kwam ter wereld als de zoon van hoogleraar wiskundeJan Cornelis Kluijver en Marie Honigh. Zijn zus, Clasina Albertina Kluyver, was de eerste vrouwelijke gedelegeerde van Nederland bij de Volkenbond. Op 29 juli 1916 trouwde hij met Helena Johanna Lutsenburg Maas, met wie hij drie dochters en twee zoons kreeg.
Kluyver studeerde chemische technologie. Hij promoveerde op 26-jarige leeftijd met zijn proefschriftBiochemische suikerbepaling bij professor G. van Iterson, nadat hij van 1911 tot 1916 assistent was op het Laboratorium voor microscopische anatomie. Vervolgens verbleef hij van 1916 tot 1919 in Nederlands-Indië, waar hij nijverheidsconsulent was op Java. Daarna voerde hij een onderzoek uit naar de klappervezelbereiding (kokosvezel) op Malakka en Ceylon en leidde hij het laboratorium van de NV Oliefabrieken Insulinde in Bandoeng.
Van Niel bewees in 1930 ook de biochemische overeenkomst tussen de bacteriëlefotosynthese en die van algen en planten. De inzichten die beide studies van bacteriën opleverden, leidden in 1936 tot de classificatie volgens het Kluyver-Van Nielsysteem.
In 1935 richtte Kluyver samen met L.S. Ornstein (en financiële steun van de Rockefeller Foundation) de Biofysische Werkgroep Utrecht-Delft op
Kluyver wilde de activiteiten van de Delftse onderzoeksgroep uitbreiden naar de gebieden van de metabole wegen en de bio-energetica. Samen met Hendrick Donker bracht hij in 1926 het artikel Die Einheit in der Biochemie uit. De daarin beschreven visie van biochemische eenheid is mogelijk zijn bekendste werk. Kluyver toonde daarmee aan dat zijn hypothese klopte; dat elk mechanisme, hoe groot of klein ook, op biochemisch niveau hetzelfde is.
Microbiologie
Kluyver wordt beschouwd als de grondlegger van de vergelijkende microbiologie en ontwikkelde (met zijn onderzoekers) een methode om schimmels zo te bewerken dat er onder meer antibiotica uit te winnen valt. Anno 2008 wordt deze methode nog steeds gebruikt.
Daarnaast was Kluyver een van de mensen achter het idee dat taxonomie op het niveau van microben gebaseerd moet zijn op zowel morfologie als op fysiologie, in plaats van alleen op het eerstgenoemde. Onderzoek naar verschillende gistingen waarmee organismen energie verkregen, leidde in 1928 tot een industriële productie van butaan-2,3-diol, acetoïne en daaruit volgend diacetyl.
Onderscheidingen en wetenswaardigheden
Kluyver werd in 2017 geselecteerd voor de Alumni Walk of Fame[1] ter gelegenheid van het 175-jarig bestaan van de TU Delft. Kluyver kreeg dit eerbetoon vanwege zijn uitzonderlijke loopbaan als microbioloog, botanicus en biochemicus.