1814. augusztus 13-án született a közép-svédországi Lögdőben, egy lelkész családjában. Az Uppsalai Egyetemen végezte tanulmányait, 1839-ben a fizika docensévé nevezték ki. 1842-ben a stockholmi obszervatóriumba ment, hogy kellő tapasztalatot szerezzen a gyakorlati csillagászatban. A következő évben már ő ülhetett az uppsalai csillagda igazgatói székébe, itt folytatta csillagászati, fizikai és optikai kísérleteit.

A földmágnesesség jelenségei foglalkoztatták. Svédország különböző területeit járva mérte a mágneses erősséget és a mágneses elhajlást, később a Stockholmi Tudományos Akadémia megbízásából ő értékelte ki az 1851-53 között Föld körüli utat tett Eugénie svéd fregatt által gyűjtött mágnesességi adatokat. Ez utóbbi munkát csak röviddel a halála előtt fejezte be. 1858-ban az Uppsalai Egyetemen a fizikai tanszék vezetője lett. Legjelentősebb munkái a hővezetéssel és a spektroszkópiával kapcsolatosak.

Módszert dolgozott ki a hővezető-képesség mérésére, és kimutatta, hogy a hővezető-képesség arányos az elektromos vezetőképességgel. Optikai kutatásait 1853-ban Optiska Undersökningar (Optikai vizsgálódások) címmel tárta a svéd tudományos akadémia elé. Egyrészt kimutatta, hogy az elektromos szikrában két szuperponálódott spektrum jelenik meg, az egyik az elektród fémjéből, a másik abból a gázból ered, amelyen a szikra áthalad, másrészt Leonhard Euler svájci fizikus rezonanciaelmélete alapján levezette, hogy az izzásig hevített gáz ugyanolyan hullámhosszú sugarakat bocsát ki, mint amilyeneket képes elnyelni. Állítása a spektrumanalízis egyik alapelve, ő maga a spektroszkópia egyik megalapítója lett.

A Nap spektrumát (színképét) tanulmányozva jutott el az 1862-ben bejelentett felfedezéséhez: hidrogén is van a Nap atmoszférájában. 1868-ban adta közre a normál napspektrumok nagyatlaszát, amely hosszú ideig alapmű maradt. 1867-ben elsőként vizsgálta az északi fény spektrumát, észlelte és kimérte a sárga-zöld tartományban lévő karakterisztikus fényes vonalat, de tévesen feltételezte, hogy ugyanez a vonal látható az állatövi fényben is.

1874-ben, hatvanadik évéhez közeledve halt meg Uppsalában. 1905 óta hivatalosan az ő nevét viseli a spektroszkópiában és a mikroszkópiában használatos hosszúságegység, az angström. (Egy angström a nanométer tizedrésze, a méter tízmilliárdod része.) 2003-ban róla nevezték el a Hold egyik kiskráterét.