В 1878 вступил в ряды ВМС Германии. В 1887-88 командовал портом в Камеруне. С 1910 младший флагман разведывательных судов Большого флота открытого моря. В 1912 директор Общего департамента Имперского морского управления.
С конца 1912 командовал Восточно-Азиатской крейсерской эскадрой, предназначенной для защиты колоний. В случае войны эскадра должна была действовать на океанских сообщениях противника. Базой эскадры определен арендованный у Китая порт Циндао в бухте Киаочао. В состав сил Шпее входили броненосные крейсера «Шарнхорст» и «Гнейзенау», лёгкие крейсера «Эмден», «Нюрнберг» и «Лейпциг». Его экипажи имели хорошую подготовку, но корабли были уже устаревшими.
После начала войны 13 августа 1914 Шпее собрал совещание, после которого отдал приказ «Эмдену» развернуть военные действия на коммуникации союзников в Индийском океане, а остальным силам двигаться к побережью Чили. 12 октября эскадра прибыла к острову Пасхи, где к ней присоединился крейсер «Дрезден». 1 ноября у чилийского порта Коронель разгромил крейсерскую эскадру контр-адмирала К. Крэдока, потопив броненосные крейсера «Гуд Хоуп» и «Монмут»; лёгкий крейсер «Глазго» и вспомогательный крейсер «Отранто» спаслись бегством. Германские корабли получили четыре попадания, в бою было ранено только два матроса.
После этого для борьбы с Шпее направлена эскадра под командованием Д. Стэрди в составе двух линейных («Инвинсибл» и «Инфлексибл»), трех броненосных («Карнарвон», «Кент», «Корнуолл»), двух лёгких и двух вспомогательных крейсеров. 8 декабря Стэрди, имея абсолютное преимущество в силах, настиг Шпее у Фолклендских островов. Около 13 часов «Инвинсибл» начал обстрел «Лейпцига». Шпее принял решение принять бой двумя тихоходными броненосными крейсерами, у которых не было шансов уйти от погони. Он отдал приказ лёгким крейсерам рассредоточиться и уходить. Стурди, опасаясь артиллеристов Шпее, вел огонь с дальней дистанции и к 14 часам вообще вышел за дальность огня. Затем, приблизившись на расстояние 11 километров, он начал расстреливать «Шарнхорст» и «Гнейзенау». Попытки Шпее, пожертвовав «Шарнхорстом», спасти «Гнейзенау» успеха не имели, и оба корабля погибли. В «Инвинсибл» попало 22 снаряда, в «Инфлексибл» — 3, англичане потеряли 5 человек (в том числе одного убитым). Английские крейсера догнали и потопили лёгкие крейсера «Лейпциг» и «Нюрнберг». Лёгкий крейсер «Дрезден» и госпитальное судно «Зейдлиц» ушли, но уже 14 марта 1915 «Дрезден» был потоплен у берегов Чили. Потери эскадры составили свыше 2 100 человек, сам Шпее и двое его сыновей погибли на флагманском крейсере «Шарнхорст».