Weber studiò medicina all'Università di Wittenberg. Nel 1818 ebbe l'incarico di professore associato di anatomia comparativa all'Università di Lipsia, dove divenne professore associato di anatomia e fisiologia nel 1821.
Attorno al 1860 Weber lavorò con Gustav Fechner sulla psicofisica, e proprio in quel periodo si arrivò alla formulazione della legge di Weber.
Nel 1866 Weber si ritirò dalla cattedra di fisiologia e anche da quella di anatomia nel 1871. Proprio in questo periodo lui e suo fratello, Eduard Friedrich Weber, scoprirono il potere inibitore del nervo vago.
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