Był synem Juliusza,profesora miernictwa i geodezji na Uniwersytecie Warszawskim, ewangelika, i Fryderyki Mercoeur oraz młodszym bratem Wilhelma Kolberga. W domu rodzinnym stykał się z ważnymi przedstawicielami środowiska kulturalnego Warszawy - Samuelem Bogumiłem Linde, Mikołajem Chopinem (ojcem Fryderyka Chopina), Kazimierzem Brodzińskim. Kształcił się w Liceum Warszawskim i Akademii Handlowej w Berlinie. Zdobył także wykształcenie muzyczne, m.in. pod kierunkiem Józefa Elsnera.
W życiu dorosłym pracował jako prywatny nauczyciel muzyki, księgowy, urzędnik bankowy i dyrekcji Kolei Warszawsko-Wiedeńskiej. Publikował hasła z dziedziny muzyki i muzykologii w Encyklopedii powszechnej Samuela Orgelbranda. Dzięki uzyskanemu za pośrednictwem Kasy Mianowskiego sfinansowaniu edycji przez Witolda Zglenickiego, opublikował pięciotomową pracę pt. Mazowsze. W 1875 został uhonorowany członkostwem Akademii Umiejętności (AU).
Jego kompozycje to m.in.: 2 obrazki sceniczne "Król pasterzy" (tekst napisał Teofil Lenartowicz) i "Janek spod Ojcowa" (tekst napisał Jan Kanty Gregorowicz), opera "Wiesław" (tekst napisała Seweryna Pruszakowa) oraz liczne pieśni solowe i utwory na fortepian (etiudy, kujawiaki, mazurki).
Ale główną dziedziną jego działalności była etnografia. Jako pierwszy w polskiej etnografii zebrał i usystematyzował według regionów rodzimą kulturę ludową, w monumentalnym dziele zatytułowanym Lud. Jego zwyczaje, sposób życia, mowa, podania, przysłowia, obrzędy, gusła, zabawy, pieśni, muzyka i tańce oraz "Obrazy Etnograficzne". W latach 1857–1890 wydał 33 tomy "Ludu...". Niedługo po śmierci wydano jeszcze 3 tomy z jego spuścizny.
Oskar Kolberg pochowany został na Cmentarzu Rakowickim w Krakowie. W jego rodzinnej miejscowości, Przysusze znajduje się muzeum jego imienia poświęcone kulturze Polski, a w szczególności powiatu przysuskiego
