Siebold era hijo de un médico y miembro de una familia con numerosos científicos, era primo hermano del físico y naturalista Philipp Franz von Siebold.
En colaboración con Friedrich Hermann Stannius (1808-1883) publican un manual de Anatomía comparada.
En 1848, Siebold funda, con Rudolph Albert von Kölliker (1817-1905) una publicación que devendrá rápidamente en una de las más importantes de la literatura científica en Biología : Zeitschrift fur wissenschaftliche Zoologie.
Aunque no originó descubrimientos fundamentales, sus actividades le dieron renombre en la biología alemana de su época.
La abreviatura Siebold se emplea para indicar a Karl Theodor Ernst von Siebold como autoridad en la descripción y taxonomía en zoología.