Der Sohn eines Pastors studierte ab 1844 in Leipzig und Halle Philosophie, Philologie und Theologie. 1847 wurde er mit einer Arbeit über Platons Parmenides promoviert und war anschließend zeitweilig als Hauslehrer tätig. Er habilitierte sich 1850 als Privatdozent der Philosophie in Heidelberg. 1853 wurde ihm unter dem Vorwurf des Pantheismus die Lehrerlaubnis entzogen. 1855 folgte er einem Ruf als Professor nach Jena, kehrte jedoch 1872 nach Heidelberg zurück. Kuno Fischer hielt in Heidelberg vielbeachtete Festreden zum 500jährigen Jubiläum der Universität Heidelberg im Jahr 1886 und zum 150. Geburtstag von Johann Wolfgang von Goethe im Jahr 1899.
Einer seiner Studenten war W. Somerset Maugham.