Ranke studiò presso le università di Berlino, Lipsia, Erlangen e Tubinga. A Erlangen, era uno studente del chimico Eugen von Gorup-Besánez, e a Berlino, era un assistente del fisiologo Johannes Peter Müller (1849-50). Nel 1851 ottenne il suo dottorato con una dissertazione che coinvolgeva i suoi studi chimico-fisiologici sul comportamento di alcune sostanze organiche nell'uomo.