Tollens cursó estudios en Hamburgo, en la Escuela Superior Johanneum donde recibió una fuerte influencia de su maestro de ciencias, Karl Möbius.
Se graduó en 1857 y prosiguió sus estudios en farmacología.
Terminó estos estudios en 1862 y comenzó a estudiar química en Gotinga, en el laboratorio de Friedrich Wöhler luego supervisado por Friedrich Konrad Beilstein y Rudolph Fittig.
De todas maneras, Tollens renunció a este trabajo seis meses después y se sumó al grupo de Emil Erlenmeyer en la Universidad de Heidelberg por seis meses.
[1] Ante una solicitud de su antiguo profesor Wöhler, Tollens regresó a Gotinga en 1872 y allí ocupó varios puestos hasta su muerte en 1918.