Родился 16 октября 1708 в Берне. Учился в Тюбингенском и Лейденском университетах; в 1727 получил степень доктора медицины. В 1727-1728 совершенствовался в области медицины в Париже и Кембридже. В 1729-1736 работал муниципальным врачом и хранителем городской библиотеки в Берне.
С 1736 по 1753 - профессор Геттингенского университета. С 1753 жил и работал в Берне. Первый научный труд Галлера посвящен флоре Альп (1728), которую он изучал, путешествуя по кантонам Швейцарии. Галлер составил также обширную библиографию по анатомии и ботанике, до сих пор не потерявшую своего значения, предложил классификацию растений, основанную на внешнем виде растения и строении его плода.
Основное направление научных исследований Галлера было связано с физиологией человека. Ученый изучал свойства мышечных волокон: их упругость, способность сокращаться при раздражении соответствующего нерва или самой мышцы и возвращаться в исходное состояние, когда раздражение снимается. Галлер внес дополнения в учение У.Гарвея о системе кровообращения, уточнив взаимосвязь разных ее звеньев. Одним из первых описал функционирование организма в целом. Исследовал анатомию головного мозга человека, описал, каким образом соединяются в нем нервные волокна. Изучал работу сердца и особенности пульса.
Заметным вкладом в науку стал восьмитомный труд Галлера по общей физиологии человека (Elementa Physiologiae Corporis Humani, 1757-1766), в котором обобщены факты и теории, имевшие отношение к физиологии. В 1743 Галлер был избран членом Королевского общества. Состоял членом Петербургской, Парижской и других академий наук.
Галлер получил известность также как поэт, автор поэмы Альпы (1729) и представитель раннего немецкого Просвещения.
Умер Галлер в Берне 12 декабря 1777.