Engler studierte an der Universität Breslau und promovierte dort 1866. Er war dann Gymnasiallehrer in Breslau, von 1871 bis 1878 Kustos und Privatdozent in München und von 1878 bis 1884 Ordentlicher Professor und Direktor des Botanischen Gartens der Universität Breslau. 1880 gründete er die Zeitschrift "Botanische Jahrbücher". Er leitete die Verlegung des Botanischen Gartens an den neuen Standort in Berlin-Dahlem und stand ihm von 1889 bis 1921 als Direktor vor. Forschungs- und Sammelreisen führten ihn 1905/06 nach Süd- und Ostafrika, Java und Indien, 1913 nach Sibirien, Japan, Hawaii und in die USA. Engler war Mitglied der Akademie der Wissenschaften und mehrfacher Ehrendoktor. Seine Grabstätte befindet sich im Botanischen Garten Dahlem.