Neix a Stuttgart, Württemberg, el zoòleg alemany que estudià el desenvolupament embrionari. Després de fer estudis de medicina, botànica, física i zoologia, centrà la seva vida professional en aquesta darrera matèria. Pel que fa als embrions (nom que reben els éssers vius durant les primeres fases del seu desenvolupament, quan depenen directament de la mare per a l'alimentació i excreció o bé s'alimenten de les substàncies nodritives emmagatzemades per aquesta finalitat en el deutoplasma del zigot o dels seus annexes) durant la dècada de 1880 es creia que el primer acte de dividir-se en dos un ou fecundat determinava el pla de simetria bilateral. Si una de les cèl·lules que en resultaven era destruïda amb un cap d'agulla calenta, la part restant es desenvolupava com una meitat longitudinal d'un embrió. Semblava així que l'ou fecundat aconseguia la seva organització interna mitjançant precursors de les seves diverses parts des del primer moment. Experiments posteriors, però, demostraren que si no eren destruïdes les dues parts de l'ou, sinó que se separaven, les cèl·lules individuals després de la primera divisió, o fins i tot de les cinc primeres, podien desenvolupar-se i donar lloc a un embrió complet. Això "com explica Isaac Asimov" ens dugué a l'idea que existeix alguna força vital dins la cèl·lula que la dirigeix vers el desenvolupament normal.

A partir d'aquestes dades, durant els anys 20, Spemann dugué a terme tot un seguit d'experiments i demostrà que després que un embrió havia començat a mostrar trets definits de diferenciament, encara podia ésser per la meitat, de manera que cada part produïa un embrió complet, malgrat que una d'aquestes era quasi «esquena» en potència i l'altre, quasi «ventre» en potència. I més endevant, Spemann explicà que el globus ocular es desenvolupa originalment fora del material del cervell i s'uneix al cristal·lí que es desenvolupa fora de la pell propera. Si el globus ocular se situa prop d'una part distant de la pell, part que mai desenvoluparia el cristal·lí en el decurs de la naturalesa, començaria, però, a desenvolupar-ne un. Tot plegat vol dir que, aparentment, existeix en organitzadors dins l'embrió, no forces vitals misterioses, sinó composts químics definits, que fan possibles determinats desenvolupaments en les seves proximitats. D'aquesta manera, a l'època de Hans Spemann, quan ja el concepte d'hormona havia estat avançat per Starling i Bayliss era ben entès, es podia ja visualitzar que el desenvolupament embrionari estava sota control hormonal, no essent necessari recolzar-se en forces vitals. Per al conjunt de tota aquesta meritíssima feina, Hans Spemann fou guardonat el 1935 amb el premi Nobel de medicina i fisiologia.

Spemann moria a Friburg, Baden, el 12 de setembre de 1941.