Sein Vater war der Architekt Carl Gotthard Langhans.
Er zeichnete sich besonders als Theaterbaumeister aus, seine Hauptwerke in der Übergangszeit vom Klassizismus zum Historismus sind das Gasthaus (später: Zenner) in Alt Treptow um 1820, das Berliner Alte Palais, das als Krolloper bekannt gewordene Berliner Opernhaus, das Stadttheater in Breslau, das heute Opernhaus ist und das Neue Theater in Leipzig. Außerdem entwarf Langhans den Neubau der Staatsoper Unter den Linden 1843–1844. In seiner Heimatstadt Breslau wurden viele Gebäude, wie die Elftausend-Jungfrauenkirche (1821–23) im Breslauer Elbing, die Marienkapelle im Stadtteil Oswitz (1822–24) sowie die Synagoge Weißer Storch (1826–29) in der Altstadt von ihm geschaffen.