Otto Richard Gottlieb nasce em Brno (atual República Tcheca). Em 1936 vai para a Inglaterra, enquanto sua família vem para o Brasil. Ele chega ao país em 1939 e, aos 21 anos, opta pela nacionalidade brasileira. Forma-se em química industrial pela Universidade do Brasil (instituição que origina a Universidade Federal do Rio de Janeiro, UFRJ) em 1945.
Trabalha por dez anos na indústria química do pai, que fabricava óleos essenciais da flora brasileira, utilizados como matéria-prima de perfumaria. Concorre e ganha uma bolsa de estudos do Conselho Nacional de Pesquisas Científicas (CNPq), iniciando uma investigação sobre o isolamento de substâncias químicas de plantas e a determinação de sua estrutura.
Mapeia centenas de espécies e estabelece índices para o comportamento delas, o que possibilita a medição da biodiversidade de ecossistemas. Seus estudos também resultam na descoberta de substâncias como as neolignanas, de efeito antiinflamatório.
Em 1963 chefia a implantação do laboratório de fitoquímica da Universidade de Brasília (UnB), transferindo-se para a Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ). Em 1967 começa a lecionar na Universidade de São Paulo (USP), onde se aposenta em 1990. Atualmente mora no Rio de Janeiro e trabalha no Instituto Osvaldo Cruz.