Laureato in medicina si convertì agli studi di chimica sotto l'influenza dello zio che dirigeva il Laboratorio chimico dell'Arsenale di Torino. Fece ricerca poi a Parigi e a Giessen, nel laboratorio di Justus Liebig. Tornato a Torino, insegnò presso l'ateneo della città. I suoi studi lo portarono alla scoperta della nitroglicerina (1846); il composto da lui sintetizzato era però instabile e Nobel, che riconobbe il merito di Sobrero, brevettò una tecnica di stabilizzazione di quel preparato, offrendolo all'impiego pratico come esplosivo sicuro.