Spemann, dididik di Universitas Heidelberg dan München sebelum menerima gelar doktor dalam botani, zoologi, dan fisika di Lembaga Zoologi Universitas Würzburg pada tahun 1895. Ketertarikan Spemann dengan embryologi tidaklah bermula hingga setelah tahun pendidikannya, ketika selama musim dingin tahun 1896 ia membaca buku Plasma Kuman: Teori Pewarisan karya August Weismann saat ia berada di sebuah sanatorium untuk menyembuhkan tuberkulosis yang dideritanya.
Prestasi
Pada tahun 1902, Spemann, yang dengan cerdik menggunakan sehelai rambut sebagai simpul, berhasil memecahkan sel dari embriosalamander 2 sel, dan mendapatkan salamander normal dari tiap sel. Karyanya membantah teori Weismann bahwa sel kehilangan informasi genetik ketika berdiri sendiri. Pada tahun yang sama, Spemann menyimpulkan di awal bahwa dalam tahap tertentu pertumbuhan, yang disebut determinasi, sel embrio akan berdiferensiasi.
Pada akhir tahun 1920-an Spemann melanjutkan karyanya dengan salamander. Ia memindahkan nukleus embrio dengan 16 sel ke sel embrio salamander tunggal yang tanpa nukleus. Sel itu menyedot nukleus dan berkembang menjadi salamander normal. Dengan proses ini, Spemann menyempurnakan salah satu eksperimen kloning pertama menggunakan metode transfer nuklir. Dengan karyanya yang terbit tahun 1938 yang berjudul Pertumbuhan dan Induksi Embrio, Spemann mengajukan "eksperimen fantastik" atas pengkloningan organisme dari sel terdiferensiasi maupun dewasa menggunakan metode transfer nuklir. Namun, selama masa ini, Spemann tak memiliki teknologi untuk menyempurnakan pandangannya, dan kloning yang diajukannya tak selesai hingga keberhasilan Robert Briggs dan Thomas J. King pada tahun 1952.
Pada tahun 1935, Spemann dianugerahi Nobel Kedokteran untuk efek organiser, kasus di mana salah satu bagian embrio, ketika dicangkoqkan ke daerah embrio lain menyebabkan perubahan pada jaringan sekitarnya.
Di samping penemuan embriologinya yang berpengaruh, kekerasan Spemann yang alih-alih dalam pembuatan peralatan laboratorium yang tepat menimbulkan sejumlah kemajuan dalam peralatan bedah mikro semasa hidupnya.
