From 1881-85 he was apprenticed to P.S. Krøyer at The Royal Danish Academy of Fine Art in Copenhagen. From 1890-94 he lived in Paris, and in Pont-Aven in Bretagne he met the French painter Paul Gauguin. The starting point for his paintings were Naturalism, later he was influenced by Gauguin's Symbolism. Willumsen was co-founder and member of The Free Exhibition (a yearly Copenhagen art exhibition, founded in 1891 as a protest against the established academic Charlottenborg-exhibition). As ceramic artist he mainly designed and executed functional porcelain and stoneware in the Copenhagen porcelain factory Bing & Grøndahl - he became artistic leader of the factory from 1897-1900. After 1900 he painted a series of monumental expressionistic paintings, where he depicted the relation between human beings and nature. In the late 1910s he traveled in the Mediterranean countries - his journeys and studies of the Greek-Spanish artist El Greco had a great influence on his paintings, the colors became more powerful and intense, and a series of genre painting were painted with pure bright colors. During World War I Willumsen settled down in the South of France where he lived the rest of his life. In the 1930s he preferred Venice, Italy to France, he painted street life, buildings and the canals. He died in Cannes, France and was buried in the park of J.F. Willumsen's Museum in Frederikssund, Zealand, Denmark. He had several exhibitions outside Denmark first and foremost in Scandinavia and France (Paris).

I 1868 kom Hodler i lære i Thun i kanton Bern hos den tyske landskabsmaler Ferdinand Sommer (1822-1901), hvis værker var populære og blev kopieret og solgt som souvenirmalerier. I 1872 bosatte Hodler sig i Geneve, hvor han kopierede værker af de schweiziske landskabsmalere Alexandre Calame (1810-1864) og Francois Diday (1802-1877), og fra 1873-1877 var han elev hos Barthélemy Menn (1815-1893). I de følgende år studerede Hodler de gamle mestre og fulgte tidens store malere så som Camille Corot og især blev hans arbejder stærkt inspireret af Gustave Courbets realisme. I 1877 besøgte han Paris for første gang. Fra 1877-79 foretog han en rejse til Spanien, hvor han så værker af bl.a. Velázquez, Ribera, Rubens og Tizian. I 1881 lejede han et atelier i Geneve, byen hvor også hans første soloudstilling afholdtes i 1885. I 1887 afholdtes han første udstilling på Kunstmuseum Bern. Fra 1889-91 var Hodler gift med Bertha Stucki. Værket "Natten", 1889-90, er skelsættende, det indeholder de dekorative kvaliteter og den store realisme, som blev Hodlers signaturstil. Centralt i billedet ses en skræmt Hodler, der vækkes af en sort figur (døden), omkring ham ses delvist nøgne sovende mennesker, og her indgår portrætter af de to kvinder, som på dette tidspunkt var en del af hans liv, Augustine Dupain, hans mangeårige veninde og mor til hans søn Hector samt Bertha Stucki, hans hustru i et kort og stormfuldt ægteskab. I billedet anvender Hodler parallelisme ved at lægge figurerne ovenpå hinanden og beskueren kan betragte billedet som en ægyptisk relief ved at aflæse det fra oven og ned. "Natten" blev i 1891 afvist af Musée Rath i Geneve af moralske grunde, men fik senere stor anerkendelse på den årlige Salon du Champ-de Mars udstilling i Paris. I 1892 deltog han for første gang i Salon de la Rose+Croix i Paris, der var seks kunst- og musiksaloner afholdt i Paris i 1890'erne, hvor han udstillede billedet "De skuffede sjæle". I 1887 giftede Hodler sig med Berthe Jacques. Begge hans ægteskaber var barnløse. I 1897 vandt Hodler førsteprisen i konkurrencen om historiske fresker til nicher i Landesmuseum Zürich (kulturhistorisk museum), temaet var "Schweizernes tilbagetrækning fra slaget ved Marignano", der var et slag mellem schweiziske og franske tropper den 13.-14. september 1515 i Marignano (i dag Melegnano) nær Milano. I 1904 var Hodler gæsteudstiller på den 19. Wiener Secession, kunstnersammenslutning med egen udstillingspavillon oprettet i 1897, (en af medstifterne var Gustav Klimt). Den succesfulde udstilling førte til Hodlers internationale gennembrud. I 1913 blev Hodlers datter Pauline-Valentine Godé født, og hendes mor og Hodlers elskerinde Valentine Godé-Darel blev kort efter datterens fødsel kræftsyg og døde i 1915, og Hodler malede hendes dødskamp. I de følgende år ledede Hodler en malerklasse på Ecole des Beaux-Arts i Geneve. I 1917 afholdtes en stor retrospektiv udstilling af hans værker i Kunsthaus Zürich. Den 19. maj 1918 døde Hodler i sin lejlighed ved Genevesøen.
Hodler modtog talrige priser og ærestitler og var medlem af forskellige sammenslutninger, så som Société nationale des artistes français og Berliner, Wiener og München Secession. Han var æresdoktor ved Universitet i Basel og ridder af den franske æreslegion (légion d'honneur) den fornemste franske orden. I 1911 tryktes schweiziske pengesedler med motiver at Hodlers billeder bl.a. "Skovhuggeren". I 1932 blev den tidligere Waissenhausstrasse i Bern omdøbt til "Ferdinand Hodler Strasse" og i 1948 omdøbt til blot "Hodlerstrasse", hvor Kunstmusem Bern er beliggende.
I 2007 solgtes hans billede "Der Genfersee von Saint-Prex", udført 1901, på Sotheby's Auktioner i Zürich for 10,9 millioner schweizerfranc (ca. 72.000.000 kroner), som er den højeste pris et maleri af en schweizisk kunstner har opnået.