1900-04 Studium der Astronomie, Meteorologie und Physik in Heidelberg, Innsbruck, Berlin. 1905 Promotion in Berlin mit einer Arbeit über „Die Alfonsinischen Tafeln für den Gebrauch des modernen Rechners“. 1905 technischer Assistent am Aeronautischen Observatorium in Lindenberg, 60 km südöstlich von Berlin.

April 1906 zusammen mit seinem Bruder Kurt 52stündiger Rekordflug mit einem Freiballon. 1906-08 erste Grönlandexpedition mit dem dänischen Polarforscher Ludvig Mylius-Erichsen (1872-1907). 1909 Habilitation in Marburg mit der Arbeit über „Die Drachen- und Fesselballonaufstiege“ bei der Grönlandexpedition. Privatdozent für Meteorologie und praktische Astronomie an der Marburger Universität, dabei war er gezwungen durch Veröffentlichungen und Vorträge sein Gehalt aufzubessern. 1912-13 gelang Wegener und Joh.Peter Koch (1870-1920) eine Durchquerung Grönlands von Ost nach West. 1913 heiratete Wegener Else Köppen, die Tochter des Hamburger Meteorologen Wladimir Köppen. Im ersten Weltkrieg wurde er zweimal verwundet und dann beim militärischen Wetterdienst eingesetzt.

1919 Leiter der Abteilung theoretische Meteorologie der deutschen Seewarte und außerordentlicher Professor an der neugegründeten Hamburger Universität. Die Arbeit gestaltete sich aber nicht zu Wegeners Zufriedenheit. Er hatte zu viele Verwaltungsaufgaben. Dazu kamen stundenlange Bahnfahrten zwischen Wohnung und Arbeitsplatz. Der Aufbau einer meteorologischen Forschungsanstalt wurde durch die Inflation unmöglich. Deshalb nahm Wegener einen Ruf auf die Professur für Meteorologie und Geophysik an der Universität Graz an. Die dortigen Bedingungen entsprachen seinen Wünschen: eine Professur ohne großes Institut. Es folgten Jahre fruchtbaren Schaffens in Graz. Dann zog es ihn wieder nach Grönland: 1929 zu einer Vorexpedition und 1930 zu seiner größten und letzten Expedition. Wenige Tage nach seinem 50.Geburtstag verstarb er auf dem Weg von der Überwinterungsstation „Eismitte“ zur Küste.

Als Wissenschaftler war Wegener außerordentlich vielseitig. 106 von seinen 170 Veröffentlichungen behandeln meteorologische Themen. Die Doktorarbeit entstammte der Astronomie. Zur Astronomie könnte man auch seine späteren Arbeiten über Mondkrater und Meteoriten rechnen. Das Gebiet, für das er sich Zeit seines Lebens und für das er sein Leben selbst einsetzte, war die Polarforschung. Bekannt wurde er in aller Welt durch seine Theorie der Kontinentalverschiebung, die eigene und fremde Forschungsarbeiten aus Geophysik, Geologie, Paläontologie und Paläoklimatologie zusammenfasste.

In der Meteorologie hat sich Wegener nie mit der Aufstellung von Wettervorhersagen beschäftigt, für ihn war die Meteorologie Physik der Atmosphäre. Zu seinen frühesten Arbeiten gehörte die empirische Bestätigung der Helmholtzschen Theorie der Wogenwolken. 1910 erforschte er die Eisphasen des Wasserdampfes in der Atmosphäre. Daraus leitete Tor Bergeron (1891-1977) 1933 den für die Wolkenbildung so wichtigen Eiskristallprozeß ab. Auch Wegener schrieb Arbeiten zur Entstehung spezieller Wolkenarten, des Cumulus mammatus und der Zirren. Er war einer der ersten, der sich mit der Turbulenz der Atmosphäre befaßte. Eigenen Beobachtungen und der sorgfältigen Zuammenstellung des in der Literatur vorhandenen Materials entstammten seine Aufsätze und seine Monographie über Staubwirbel, Wind- und Wasserhosen. In dem Zusammenhang stellte er eine eigene Theorie der Tromben auf. Mehrere Arbeiten beschäftigten sich mit optischen Phänomenen der Atmosphäre und ihrer Photographie. Auch sonst betrachtete Wegener die Photographie als ein wichtiges Hilfsmittel geowissenschaftlicher Forschung. Eine im Kriege gemachte Beobachtung gab Anlass zu seiner Arbeit von 1918 über Haareis auf morschem Holz. In den Hamburger Jahren entwickelte er mit Erich Kuhlbrodt (1891-1972) zusammen einen Ballontheodolit, der sich für Schiffsmessungen eignete, und machte 1922 auf einer Schiffsreise nach Mexiko und Kuba Höhenwindmessungen über dem Atlantik. Solche Messungen wurden wichtig beim Aufkommen des transatlantischen Luftverkehrs.

Besonders günstige Startbedingungen hatte Wegener in einem neuen Teilgebiet der Meteorologie, der Aerologie. Darunter versteht man die Physik der hohen oder, wie man damals sagte, der freien Atmosphäre. 1902 hatten Leon Teisserenc de Bort (1855-1913) und Richard Aßmann (1845-1918) unabhängig voneinander die Stratosphäre entdeckt. In Lindenberg arbeiteten die Brüder Wegener unter Aßmanns Leitung. So wurde Alfred Wegener einer der Pioniere der Aerologie. Er berechnete erstmalig die Luftzusammensetzung auf Grund des Daltonschen Gesetzes und der barometrischen Höhenformel unrichtig, wie wir heute wissen, da die Luft bis in 100 km Höhe gleichförmig durchmischt ist (Homosphäre). Er beteiligte sich an der Berechnung der Temperaturverteilung mit der Höhe aus den Untersuchungen der Hörbarkeit des Schalles und des Aufleuchtens der Meteore. Spekulativ war seine Einführung eines hypothetischen Gases „Geokoronium“ zur Erklärung der grünen Nordlichtlinie.

Als ein Meteorit am 3. April 1916 in Kurhessen zur Erde fiel, bestimmte Wegener aus der Analyse zahlreicher Einzelbeobachtungen die mutmaßliche Aufschlagstelle. Dort wurde der Meteorit im Frühjahr 1917 gefunden. Wegener beschäftigte sich mit der Form der Aufsturzkrater, machte Experimente dazu mit Zementpulver und schrieb 1921 eine Monographie über „Die Entstehung der Mondkrater“. Darin äußerte er die Ansicht, weitaus die meisten Krater seien durch den Einsturz von Meteoriten entstanden, eine Meinung, die damals nur von wenigen Außenseitern vertreten, heute aber von der Allgemeinheit akzeptiert wird.

Wie Halley war Wegener ein Mann, der den Drang hatte, den Geheimnissen der Natur durch eigene Beobachtungen und Messungen an Ort und Stelle auf die Sprünge zu kommen. Deshalb zog es ihn immer wieder zur Polarforschung, insbesondere nach Grönland. Ziel der dänischen Grönlandexpedition von 1906-08 war die kartographische Aufnahme der Nordostküste. Unter 28 Teilnehmern war Wegener der einzige Deutsche. Mit Drachen und Fesselballons, die bis in 3000 m Höhe aufstiegen, machte er die ersten aerologischen Messungen im Polargebiet. Wie ein düsteres Vorzeichen erscheint der Tod des Expeditionsleiters Ludvig Mylius-Erichsen auf Wegeners 1.Expedition. Wegeners 2. Grönlandexpedition (1912-13) hatte nur vier Teilnehmer. Wegener hatte die wissenschaftliche und der dänische Hauptmann Johann Peter Koch die technische Leitung. Auf der Hinreise wurde „zur Übung“ Island durchquert. Kochs Idee war es, statt Hundeschlitten 16 isländische Pferde mit nach Grönland zu nehmen. Mit ihrer Hilfe gelang es erstmals ein Winterquartier auf dem Eis zu errichten. Die Durchquerung Grönlands hat aber keines der Pferde überlebt. Auch die menschlichen Expeditionsteilnehmer erreichten ihr Ziel nur, weil sie zufällig von einem Eskimoboot entdeckt und zu der kleinen Siedlung Pröven mitgenommen wurden.

Der großen Grönlandexpedition (1930-31) ging 1929 eine Vorexpedition zur Grönländischen Westküste mit vier Teilnehmern voraus. Dabei wurde die neue Methode der seismischen Eisdickenmessung erprobt und der günstigste Ort für den Aufstieg aufs Inlandeis erkundet. Die von Wegener geplante und geleitete Hauptexpedition umfasste 20 Teilnehmer. Auf einem Profil von West nach Ost über das ganze Inlandeis sollten fortlaufend geophysikalische und meteorologische Messungen gemacht werden. Je eine Station an der West- und Ostküste und eine in „Eismitte“ blieb dauernd besetzt. Von Anfang an litt die Expedition unter widrigen Eisverhältnissen. Die Propellerschlitten, von denen man sich viel erhofft hatte, versagten. Voller Sorge machte sich Wegener mit zwei Begleitern zu Fuß auf den Weg zur Station Eismitte, die sie nach 40 Tagen erreichten. Ein Begleiter blieb mit erfrorenen Zehen dort. Wegener begann an seinem 50. Geburtstag mit dem Eskimo Rasmus den Rückweg. Keiner von ihnen wurde wieder lebend gesehen. Man fand nur Wegeners Grab. Mitte November muss er an Herzversagen gestorben sein. Rasmus blieb verschollen. Nach Wegeners Tod übernahm sein Bruder Kurt die Leitung der Expedition und führte sie zu einem erfolgreichen Ende.

Wegener war nicht nur jemand, der auf vielen Gebieten arbeitete, sondern der auch Zäune einriss und der einer ganzen Gruppe von Disziplinen der Geowissenschaften neue Wege wies.

Schon vor der Entdeckung der mittelozeanischen Rücken und dem Durchbruch der Theorie der Plattentektonik war die Idee aufgetaucht, dass die Kontinente in ihrer heutigen Form das Produkt von Prozessen sein müssen, die im Laufe der geologischen Zeitalter zur Vereinigung und erneuten Trennung der kontinentalen Massen geführt haben. Alfred Wegener war es, der im Jahre 1910 die verschiedenen in diese Richtung gehenden Ansätze zur Theorie der Kontinentalverschiebung zusammenfasste. Diese Theorie, die immer wieder modifiziert wurde, ermöglicht eine recht detaillierte Rekonstruktion der Erdoberfläche und ihrer Entwicklung bis etwa 200 Millionen Jahre zurück, als die Kontinente noch eine einheitliche Landmasse bildeten. Dieser „Superkontinent“ Pangäa war von einem einzigen riesigen Ozean, Panthalassa genannt, umgeben; entstanden war er vor rund 250 Millionen Jahre aus der Verschmelzung der damaligen Grosskontinente Gondwana und Laurasia.