Loewi nacque a Francoforte il 3 giugno 1873 e sempre in questa città studiò fino al 1891. In seguito si trasferì a Strasburgo per studiare medicina e dopo un anno a Monaco iniziò a lavorare nel dipartimento di farmacologia dell'università di Marburgo con H.H Meyer.
In questo periodo riuscì a dimostrare, contro l'opinione generale del tempo, che gli animali sintetizzano le proteine dagli aminoacidi.

Nel 1905 si trasferì a Vienna per seguire Meyer che l'anno prima aveva in questa città ottenuto la direzione del dipartimento di farmacologia dell'università.
Nel 1909, un anno dopo il matrimonio con Guida Goldschmidt, ricevette la cattedra di farmacologia all'università di Graz.
Proprio in questi anni (1912-1913) dedicati allo studio dell'adrenalina, della cocaina e degli effetti della digitale sul calcio fu nominato decano della stessa facoltà di medicina.

In seguito si dedicò allo studio della trasmissione dei nervi cardiaci e provò che questi dipendono dall'azione di specifici trasmettitori chimici che possono venire bloccati mediante la somministrazione di alcuni farmaci. Proprio questo lavoro gli valse nel 1936 il premio Nobel per la medicina e la fisiologia insieme a Sir Henry Dale.

In quegli anni fu arrestato perché ebreo e dopo essere riuscito a riparare in Inghilterra, nel 1940 si trasferì a New York.
L'anno successivo ottenne la cittadinanza americana e solo nel 1958 ritornò in Europa come presidente del comitato onorario al quarto congresso internazionale di biochimica di Vienna. Nello stesso anno ricevette anche una medaglia al valore dall'università di Graz.
Morì nella sua casa di New York il 25 dicembre 1961.

A cura di Laura Barberis e Marika De Acetis