Ziegler studeerde scheikunde te Marburg, werd in 1927 buitengewoon hoogleraar te Heidelberg en in 1936 gewoon hoogleraar te Halle. Van 1943 tot 1969 was hij directeur van het Kaiser Wilhelm Institut (thans Max Planck Institur) für Kohlechemie in Mühlheim. In 1947 werd hij tevens benoemd tot ‘Honorarprofessor’ te Aken. Ziegler hield zich reeds ca. 1930 bezig met onderzoek naar de structuur van synthetisch rubber; vervolgens o.a. met de synthese van ringsystemen, vrije radicalen en organo-metaalverbindingen, later vooral met die van aluminium, zoals o.m. trialkylaluninium.

In 1953 ontdekte hij dat, wanneer deze laatste verbindingen worden met een spoor van een zwaar metaal (Ti. Zr. V.), er zeer effectieve katalysatoren ontstaan voor de polymerisatie van etheen tot een hoogmoleculair, weinig vertakt polymeer. Nattu kon deze katalysator goed gebruiken bij zijn studies over stereo specifieke polymeren; thans worden zgn. ziegler-nattakatalysatoren in vele processen toegepast (o.a. polymerisatie van polypropeen en polyisopreen, de ‘systematische natuurrubber”).

In 1963 ontvingen Ziegler en Natta tezamen de Nobelprijs voor de Chemie en de technologie van hoogmoleculaire polymeren.