Otto Krümmel wurde am 8. Juli 1854 in Exin, Provinz Posen geboren. Er studierte zwischen 1873 und 1875 an der Universität Leipzig zuerst Medizin und dann an der Georg-August-Universität Göttingen und der Friedrich- Wilhelm Universität Berlin Geographie und Naturwissenschaften. 1883 wechselte er an die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und lehrte an der dort ansässigen Marineakademie, bevor er 1888 die Leitung des Museums für Völkerkunde der Kieler Universität übernahm.

Im Juli 1889 nahm er an der „Plankton Expedition“ mit dem gecharterten Dampfer „National“ unter der Leitung von Victor Hensen teil. Bis November 1889 sammelten die Wissenschaftler auf der Reise durch die unterschiedlichen Zonen des Atlantiks, von den subpolaren bis in die tropischen Bereiche, biologische und chemische Proben sowie physikalische Messwerte. Ab 1902 leitete Krümmel an dem in Kiel gegründeten „Laboratorium für die internationale Meeresforschung“ die Abteilung für Hydrographie. Das Laboratorium war eines der Vorläufer-Institute des heutigen GEOMAR | Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel.

Während seiner Forschungs- und Lehrtätigkeit in Kiel entwickelte Krümmel grundlegende meereswissenschaftliche Methoden und die entsprechenden Geräte. Aus diesem Grund gilt er international als einer der Wegbereiter der modernen Ozeanographie. Eine seiner umfassendsten Veröffentlichungen war das zweibändige deutschsprachige Lehrbuch, das „Handbuch der Ozeanographie“ (1907, 1911). 

Krümmel verstarb am 12. Oktober 1912 in Köln.