Ils naquirent tous deux à Hanau, Jacob le 4 janvier 1785 et Wilhelm le 24 février 1786.

Ils firent leurs études à l'université de Marbourg. Jabob était à l'origine philologue et s'intéressait à la littérature médiévale ainsi qu'à la linguistique, alors que Wilhelm était versé dans la critique littéraire. Après avoir travaillé dans la diplomatie et dans diverses bibliothèques à Kassel, les frères furent engagés à l'université de Göttingen en 1830, Wilhelm comme bibliothécaire et Jacob comme chargé de cours en droit ancien, en histoire de la littérature et en philosophie. Toutefois, ils quittèrent cette université pour des motifs politiques et revinrent à Kassel en 1837.

Quelques années plus tard, Frédéric-Guillaume IV de Prusse les invita à s'installer à Berlin, ce qu'ils firent en 1841. Devenus professeurs dans son université, ils demeurèrent dans cette ville jusqu'à la fin de leur vie. Wilhelm s'éteignit le 16 décembre 1859 et Jacob le 20 septembre 1863.

L'œuvre scientifique majeure de Jacob Grimm reste sa Grammaire allemande (1819-1837), qui est généralement considérée comme le fondement de la philologie allemande. Dans la deuxième édition, parue en 1822, Grimm expose sa loi sur le changement et le déplacement des sons, loi qui contribua à la reconstitution des langues mortes. Il écrivit également Poésie des maîtres chanteurs, 1811, Mythologie allemande, 1835 ainsi qu'une Histoire de la langue allemande, 1848.

Au nombre des publications de son frère Wilhelm Grimm se trouvent plusieurs livres ayant pour thème la littérature et les traditions populaires allemandes, parmi lesquels les Anciens chants héroïques danois, 1811, les Légendes héroïques de l'ancienne Germanie, 1829, la Chanson de Roland, 1838 et Ancien dialecte allemand, 1851.

Les frères Grimm s'intéressèrent également aux contes populaires allemands. Après les avoir réunis à partir de différentes sources, ils publièrent ces contes en deux volumes sous le titre de Contes pour les enfants et les parents, 1812-1829. Une nouvelle édition parut en 1857 ; elle contenait des histoires supplémentaires et devint le fameux livre intitulé Contes de Grimm.

Les frères Grimm travaillèrent ensemble sur nombre d'autres ouvrages ; ils publièrent notamment en 1852 le premier volume du monumental et classique Dictionnaire allemand, qui fut achevé par d'autres érudits en 1958.