Родился в г. Вёллыштайн (Германия). Учился на медицинском факультете в Гёттингенском университете. В 1797 г. защитил докторскую диссертацию. Участвовал в Первой русской кругосветной экспедиции на шлюпе «Надежда» под командованием И. Ф. Крузенштерна (1803–1806 гг.). С этого времени вся деятельность Г.И. Лангсдорфа была связана с Россией. 

В 1804 г. вошел в состав посольства камергера Н.П. Резанова в Японию. В качестве естествоиспытателя и этнографа занимался исследованием Камчатки, посетил Алеутские острова и северо-западное американское побережье. Завершил кругосветное путешествие в 1807 г.