Er studierte Philologie und Geschichte und war neben Sybel einer der berühmtesten Schüler Rankes. Unter dessen Leitung bearbeitete er 1840 die „Jahrbücher des Deutschen Reiches unter Otto II.“. Bis 1857 war Giesebrecht als Lehrer am Joachimsthalschen Gymnasium in Berlin tätig. 1857 erhielt er eine Professur für Geschichte in Königsberg, 1862 in München. Mit zahlreichen Arbeiten trat er als Historiker hervor. Er rekonstruierte durch historische Quellenkritik die „Annales Altahenses“ (1841). Sein Hauptwerk ist die „Geschichte der deutschen Kaiserzeit des Mittelalters“ (1855–1888) in 15 Bänden. Im Jahre 1865 wurde er geadelt.