Christiane Nusslein-Volhard nacque il 20 ottobre 1942 a Magdeburgo, secondogenita di cinque fratelli.
Il padre, un architetto, era figlio di Franz Volhard docente di Medicina a Francoforte e specialista in disordini del cuore e del rene. Fu proprio quest'uomo di forte carattere e rigida disciplina ad influenzare in maniera molto positiva la giovane Christiane. Durante l'infanzia fu sempre stimolata ad interessarsi alle cose e ad osservare ciò che la circondava, con i suoi fratelli si divertiva ad inventare ed a costruire i giocattoli.
Ben presto, i suoi interessi si concentrarono sull'osservazione delle piante e degli animali e così, quando fu il momento, Christiane si inscrisse alla facoltà di Biologia a Francoforte, profondamente convinta di voler diventare una ricercatrice.
Nel 1964, decise di lasciare la famiglia e gli amici per spostarsi a Tubinga dove iniziò a studiare in modo approfondito la biochimica. Christiane non amava moltissimo lo studio della biochimica perché alquanto lontano dalla biologia, ma in questo modo imparò le regole che governano la stechiometria e la termodinamica che gli furono molto utili per il suo successivo lavoro.
Dopo due anni ebbe anche l'occasione di seguire seminari e letture di scienziati del Max-Planck-Institut riguardanti la biosintesi delle proteine e la replicazione del DNA.
Nel 1969, completo' gli studi in biochimica e iniziò una lunga tesi (conclusa poi nel 1973) sulla caratterizzazione del sito di legame dell'RNA polimerasi di un batteriofago.
Era convinta del potere della genetica nel consentire l'analisi di processi anche molto complessi. Per questo alla fine decise, come progetto al termine del dottorato, di occuparsi delle mutazioni che modificano l'informazione genica della cellula uovo, con l'intenzione di utilizzarle per studiare la morfogenesi dello sviluppo.
Nel 1973 a Friburgo ebbe l'occasione di incontrare Walter Gehring, nel cui laboratorio si studiava proprio lo sviluppo embrionale, e di chiedergli il permesso di lavorare per lui a Basilea.
Supportata da una borsa di studio a lungo termine si trasferì a Basilea all'inizio del 1975. Dall'analisi di 100 cromosomi di Drosophila (il comune moscerino della frutta), alla fine, trovò un mutante chiamato poi "dorsale".
Nel 1977 trascorse un anno a Friburgo nel laboratorio di Klaus Sander che aveva precedentemente descritto la presenza di gradienti proteici nelle uova della Drosophila.
Dal 1978 al 1980 lavorò a Heidelberg con Eric Wieschaus. In principio entrambi lavoravano su progetti differenti, ma ben presto compresero l'importanza di unire le proprie forze per portare a termine l'analisi dei mutanti della Drosophila. Identificarono un considerevole numero di mutanti, pubblicati su Nature nel 1980, che aprirono la strada alla comprensione dello sviluppo embrionale. Eric Wieschaus si trasferì poi a lavorare a Princeton, negli USA, ma entrambi continuarono separatamente gli studi sulla Drosophila.
Nel 1981 anche Christiane si trasferì a Tubinga presso il Max-Planck-Institut. Qui trovò un ambiente piacevole dotato di sufficiente spazio per lavorare, mezzi abbastanza generosi e continui stimoli. Gli screening divennero più duri che in precedenza e apparve presto chiara l'importanza di ogni singolo mutante; su 300 mutanti era impossibile pero' studiarli tutti in modo completo per cui l'attenzione cadde sui mutanti che coinvolgevano la determinazione degli assi dell'embrione e che quindi davano un orientamento alle cellule che poi formano l'embrione stesso consentendogli di differenziarsi in modo diverso a seconda della loro posizione. Questi mutanti vennero quindi studiati in modo individuale ed approfondito.
Tutti questi esperimenti ebbero un discreto successo e furono pubblicati su importanti riviste scientifiche. Infine, nel 1995, gli valsero il premio Nobel per la Fisiologia e la Medicina. Il premio, attribuito in base alle scoperte sul controllo genico nei primi stadi dello sviluppo, gli fu assegnato in comune con Edward B. Lewis e Eric F. Wieschaus.
Nel 1986, le fu offerta la direzione di una divisione indipendente del Max-Planck-Insitut, posizione che Christiane ancora ricopre. Il suo gruppo di lavoro è adesso molto più grande e si occupa anche di biologia molecolare oltre che di genetica. Dal 1992 nel suo laboratorio le stesse tecniche sono applicate anche allo studio della polarità di un altro animale: lo Zebrafish.
