Als Sohn des späteren estländischen Ritterschaftshauptmanns Gustav Friedrich von Engelhardt (1732-1798) geboren, besuchte der Mineraloge Otto Moritz Ludwig von Engelhardt die Domschule zu Reval, worauf er in Leipzig und Göttingen Chemie und Physik studierte (1796-1798).
Er bereiste in den Jahren 1802-1804 Deutschland, Italien, Frankreich und die Schweiz, lebte zeitweilig in Dorpat und studierte von 1805-1808 Mineralogie an der Bergakademie in Freiberg (Sachsen). Gemeinsam mit K. von Raumer unternahm er mineralogische Reisen durch Deutschland, Frankreich (1808-1809) und Livland (1809-1811) und mit Friedrich Parrot auf der Krim und im Kaukasus (1811-1812).
Er lebte von 1812-1814 abwechselnd in Dorpat und in Deutschland und wurde 1815 zum Dr. phil. h. c. der Universität Dorpat ernannt. Nachdem er sich von 1815-1817 mineralogischen Untersuchungen in Livland und Estland und 1818 in Finnland gewidmet hatte, wirkte er von 1820-1841 als Professor der Mineralogie und Geologie an der Universität Dorpat. Forschungsreisen führten ihn in verschiedene Gebiete Rußlands.
Engelhardt war korrespondierendes Mitglied mehrerer wissenschaftlicher Gesellschaften des In- und Auslandes sowie der Akademie der Wissenschaften zu St. Petersburg. Er verfaßte mineralogische und geognostische Abhandlungen und war, mit Gustav Ewers, Herausgeber der „Beyträge zur Kenntniß Rußlands und seiner Geschichte“ (1816-1818).
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