Paul Karrer est né à Moscou le 21 avril 1889, de parents helvétiques qui, alors qu'il est âgé de trois ans, reviennent en Suisse et s'établissent dans le canton d'Aargau. Après avoir obtenu son baccalauréat en 1908, Karrer étudie la chimie à l'Université de Zurich et prépare, sous la direction du Professeur Alfred Werner, une thèse sur les sels de nitrosopentamine-cobalt, qu'il soutient en 1911; il est ensuite, durant un an, l'assistant de Wemer à l'Institut de chimie de l'Université de Zurich. De 1912 à 1918, installé dans la ville de Francfort-sur-le-Main, il collabore, à la Fondation Georg Speyer, avec Paul Ehrlich, pionnier de la chimiothérapie, qui exercera une grande influence sur l'orientation (1e ses recherches, en particulier dans le domaine de la biochimie. En 1918, Karrer est nommé professeur sans chaire à l'Université de Zurich, et il assure la direction de l'Institut de chimie en remplacement de son maître Werner, très malade. L'année suivante, il lui succède dans la chaire de chimie. Vers la fin d'une longue carrière (l'enseignement et de recherche, il occupera, de 1950 à 1952, les fonctions de recteur de l'Université de Zurich.

C'est probablement, parmi les lauréats du prix Nobel de chimie, le seul dont la renommée de professeur ne l'ait cédé en rien à la célébrité scientifique. Karrer est resté d'abord un pédagogue: son Traité de Chimie organique, véritable "bible" des étudiants en chimie dans la plupart des Universités du monde durant une trentaine à'années, a connu treize rééditions et a été traduit en anglais, français, espagnol, italien, polonais et japonais. Membre de plusieurs Académies et sociétés de chimie et de biochimie, et Docteur honoris causa de multiples Universités, Karrer est ainsi devenu un savant légendaire.

Son oeuvre est difficile à résumer, car elle comprend des centaines d'études dans les domaines de la chimie organique et de la biochimie. Nous citerons pour mémoire les vitamines (A, B2, E, K, C), les coferments, les caroténoïdes, les colorants végétaux, les alcaloïdes (notamment ceux du curare), les acides aminés, les hydrates de carbone, les composés organiques de l'arsenic, etc.

Ces travaux, effectués pendant une quarantaine d'années, ont presque tous été publiés dans les Helvetica Chimica Acta.

Après sa thèse, sa collaboration avec Ehrlich l'amena à étudier les propriétés thérapeutiques des composés arsenicaux en mettant au point, entre autres, un complexe argent-salvarsan. Puis à Zurich, il abandonne à partir de 1919 ses recherches en chimie médicale pour se consacrer à la biochimie. Il s'intéresse aux hydrates de carbone comme l'amidon, la cellulose et la lichénine (glucide polymérisé (C6H10O5)n de structure voisine de celle de la cellulose et extraite de la mousse d'Islande). Puis il inscrit à son programme l'étude des tanins, des lécithines (phosphatoaminolipides) et des amino-acides.

En 1926, il entreprend des travaux sur les pigments végétaux, et plus particulièrement sur ceux de la carotte, appelés caroténoïdes. Ce sont ces recherches qui lui vaudront le prix Nobel.

Le carotène lui-même a été séparé en plusieurs isomères (C40H56). L'enchaînement de ces demiers, comprenant des liaisons simples et doubles en altemance, forme un système "chromophore", responsable de la coloration rouge-orange de ces composés : ils appartiennent à la famille des polyènes. Karrer a allongé la liste des caroténoïdes. En 1922, lorsque avait paru l'ouvrage de L. S. Palmer, on n'en connaissait que six composés cristallisés. Quatre ans après, leur nombre atteignait la quinzaine, pour arriver à la quarantaine après les recherches de Karrer. Ses travaux n'ont pas été entrepris uniquement dans le but de séparer les caroténoïdes, de les identifier et de déterminer leur structure, mais aussi afin d'établir leurs propriétés provitaminiques. Dans le corps humain, ces substances se transforment en vitamine A, et Karrer a montré que cette conversion résulte d'une hydrolyse coupant la molécule en son milieu, centre de symétrie. Dans deux publications de 1930 et 1931, il décrit donc la structure du B-carotène, puis celle de la vitamine A. Pour la première fois était déterminée la structure d'une vitamine : aussi ces travaux eurent-ils un grand retentissement. Karrer expliquait aussi la grande spécificité d'action d'une vitamine, faculté qui intriguait les biochimistes de cette époque. Il montrait en effet que de nombreuses vitamines constituaient les groupements actifs des ferments (diastases); il établissait cette relation entre ferments et vitamines dans le cas de la vitamine B2 (lactoflavine). Après avoir réalisé la synthèse de la lactoflavine et d'autres flavines, Karrer put aussi démontrer l'importance de l'effet vitaminique en corrélation avec la constitution de la molécule. Son ouvrage Les Caroténoïdes fait autorité dans ce domaine.

Paul Karrer se retira à Zurichberg en 1958. Les historiens des sciences regretteront que, pour des raisons personnelles, il ait brûlé presque toute sa correspondance scientifique. Il décéda à Zurich le 18 juin 1971.