В 1845 г. Прингсхайм поступил в Берлинский университет им. Гумбольдта, где изучал химию и ботанику. В 1845 году Прингсхайм защитил докторскую диссертацию и вскоре стал одним из лидеров ренессанса ботаники в 19-м веке. В 1864-68 гг. он занимал пост профессора Йенского университета, всё остальное время проводил исследования в собственной лаборатории в Берлине. Основной объект его исследований - системы воспроизведения низших растений. Прингсхайм обнаружил и исследовал случаи полового размножения у водорослей, придя к заключению, что естественный отбор играет лишь второстепенную роль в эволюции. Он считал, что изменчивость живых существ является спонтанной и имеет тенденцию к усложнению. Он первым продемонстрировал оспорию - получение полового поколения от бесполого без участия спор. Прингсхайм основал в 1858 г. и всю жизнь редактировал классический журнал Jahrbücher für wissenschaftliche Botanik, который продолжает издаваться и в 21-м веке. В 1882 г. он основал Германское ботаническое общество и был его первым президентом.

Имя Натанаэль - от древнееврейского имени Нетаньель - "Бог дал". Фамилия Прингсхайм распространена среди силезских евреев, происхождение - вероятно, топонимическое.