近代植物分類學權威，有「日本植物學之父」美名。1862年生於高知縣，從小就對植物抱持濃厚興趣。小學中輟後一生未再接受學校教育，靠自學和大量採集標本建立起自己的植物知識庫，22歲獲准在帝國大學理科大學（現東京大學理科部）的植物學系進行研究。他在26歲時自費出版的《日本植物誌圖篇》，為日本第一本植物圖鑑。他於28歲發表關於貉藻的論文，讓他獲得舉世注意。此後他持續在各地採集植物研究，即使仍無學歷，憑藉廣博的知識，在帝國大學理科大學擔任助手和講師長達47年。65歲時獲頒東京帝國大學理學博士。1957年，享耆壽95歲歿。

牧野在植物學上成就驚人，共收集超過五十萬份標本與觀察紀錄，並為超過1500種植物命名。著書包括《日本植物誌圖篇》、《牧野日本植物圖鑑》等。高知縣高知市的市郊設有縣立牧野植物園與牧野富太郎紀念館以紀念其功績。