Er studierte in Göttingen, München und Paris, war danach Volontär. Ausgedehnte Studienreisen führten ihn nach Italien, Frankreich und Griechenland. 1834-1849 war er Professor für Baukunst an der Kunstakademie in Dresden. Nach seiner Beteiligung an der Revolution 1848/49 mußte er nach Frankreich fliehen, lebte danach auch in Großbritannien. Von 1855 bis 1871 lehrte er als Professor am Polytechnikum in Zürich, danach in Wien. Er gilt als Vertreter des Übergangs vom Spätklassizismus zur Neorenaissance. Seine Hauptwerke sind das Opernhaus (1838-1841, 1871-1878) und die Gemäldegalerie (1847-1854) in Dresden sowie die Neue Hofburg (1872-1891) und das Burgtheater (1873-1888) in Wien. Zu seinen bekannten theoretischen Arbeiten gehört "Der Stil in den technischen und tektonischen Künsten" (1860-1863). Semper war der bedeutendste deutsche Architekt seiner Zeit.