Il est le fils du comte Heinrich Dietrich Wilhelm von Keyserling et de son épouse, née Anne Amélie Bénigne von Nolde et fait donc partie d’une puissante famille d’aristocrates germano-baltes. Considéré comme l’un des fondateurs de la géologierusse, il fait de nombreuses expéditions pour le compte de son ami, le tsarNicolas Ier (1796-1855). Outre ses travaux en géologie, on lui doit des recherches en botanique. Il fut également Chef de la Chevalerie Estonienne (1857–1862).
Avec Johann Heinrich Blasius (1809-1870), Die Wirbelthiere Europa's (Les mammifères d'Europe) (deux tomes en un volume, F. Vieweg und Sohn, Braunschweig, 1840).
Der nördliche Ural und das Küstengebirge Pai-Choi, untersucht und beschrieben von einer in den Jahren 1847, 1848 und 1850 durch die kaiserlich-russische geographische Gesellschaft ausgerüsteten Expedition… (Buchdruckerei der kaiserlichen Akademie der Wissenschaften, Saint-Pétersbourg, 1853).
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