Konrad Bloch 1912. január 21-én született az akkor Németországhoz (ma Lengyelországhoz) tartozó felső-sziléziai kisvárosban, Neissében. Zsidó származású családja a felső középosztályhoz tartozott, apja Frederich Bloch gyártulajdonos, anyja Hedwig Bloch (született Striemer) volt. Szülővárosában végezte el az elemi iskolát és a reálgimnáziumot, 1930-ban pedig kémiát kezdett tanulni amüncheniTechnische Hochschule-ban. Érdeklődése a szerves kémia és a természetes anyagok kémiája felé irányult, amiben nagy szerepe volt tanárának,Hans Fischernek (aki 1930-bankémiai Nobel-díjban részesült).
Hitler hatalomra jutása után megkezdődtek a zsidóüldözések, és Bloch 1934-ben – már vegyészmérnöki diplomával a zsebében –Svájcba menekült, ahol Fischer támogatásával adavosiSchweizerische Forschungsinstitutban talált állást. Itt kezdte el biokémiai kutatómunkáját, először agümőkór kórokozójának foszfolipidjeit tanulmányozva. Megcáfolta a korábbi állítást, hogy a baktériumkoleszterint tartalmazna. Egyes eredményei eltértek attól, amit a terület akkori fő szaktekintélye, az amerikai R. J. Anderson közölt, ezért Bloch felvette vele a kapcsolatot és meglepetésére Anderson neki adott igazat. 1936-ban lejárt a tartózkodási engedélye és Bloch más lehetőség híján, Anderson segítségét kérte, aki szerzett neki egy asszisztensi állást aYale Egyetemen. Bár az állással nem járt fizetés, elég volt ahhoz, hogy Bloch megkapja az amerikai vízumot.
New Yorkba való érkezése után a Wallerstein Alapítvány támogatásával aColumbia Egyetemen kezdett el biokémiát tanulni, 1938-ban pedig PhD fokozatot szerzett. Ezután csatlakozottRudolf Schoenheimer csoportjához, ahol a koleszterin bioszintézisét kezdte el feltérképezni. Schoenheimer Blochhoz hasonlóan a nácik elől menekült Németországból az USA-ba, és ő volt az első akiizotópokkal jelölt szerves molekulákat használt az anyagcsere folyamatainak felderítésére. Schoenheimer 1941-es halála után Bloch aChicagói Egyetemen biokémiai tanársegédként folytatta a munkát, aminek során felderítette a bonyolult koleszterinmolekula mind a 27 szénatomjának eredetét és bioszintézisének több mint harminc lépését. 1948-ban adjunktussá, 1950-ben pedig professzorrá nevezték ki.
1954-től aHarvard Egyetem biokémiaprofesszora, 1968-tól pedig a biokémiai tanszék vezetője lett. Kutatómunkája aglutation, aterpének és szterolok, valamint a telítetlen zsírsavak bioszintézisére irányult, ezenkívül foglalkozott a biokémiai evolúcióval is.
Konrad Bloch számos tudományos társulatnak, többek között a britRoyal Societynek és az amerikaiNational Academy of Sciences-nek volt a tagja. Ellátta az elnöki tisztet A Biokémikusok Amerikai Társaságában, az Amerikai Tudományos Akadémia biokémiai szekciójában és Nemzetközi Biokémiai Szövetség amerikai bizottságában. 1988-ban Nemzeti Tudományos Éremmel tüntették ki.