Era fratello del naturalista Ludolph Christian Treviranus. Dopo essersi laureato in medicina a Gottinga, divenne professore di medicina e matematica al Bremen Lyceum.
Treviranus propose la teoria della trasmutazione delle specie, una teoria evolutiva precedente a quella proposta da Charles Darwin. Riportò le sue idee nel testo Biologie; oder die Philosophie der lebenden Natur, pubblicato nel 1802, lo stesso anno in cui Jean-Baptiste Lamarck propose le sue idee sull'evoluzione, peraltro molto simili a quelle di Treviranus.
Negli anni '30 del 1800, fu il primo a identificare le cellule fotorecettrici a bastoncelli nella retina utilizzando un microscopio.
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