Essenwein besuchte 1847 bis 1852 die Schule in Karlsruhe und machte dann längere nach Berlin Köln Wien und Paris. Von bis 1856 arbeitete er als Architekt in Während dieser Zeit entstand das große Werk Norddeutschlands Backsteinbau im Mittelalter (36 Tafeln mit Text).
1856 übersiedelte er nach Wien und trat in den Dienst der ein. Nebenbei widmete er sich kunsthistorischen Studien; schrieb mehrere größere Aufsätze für die Mitteilungen der k. k. Zentralkommission etc. fertigte architektonische Entwürfe verschiedener Art an denen er besonders den romanischen Stil pflegte war auch für die Kunstindustrie tätig. 1864 er zum städtischen Baurat in Graz gewählt und ein Jahr darauf zum an der dortigen technischen Hochschule ernannt; hier er unter anderem den Band Die mittelalterlichen Kunstdenkmale der Stadt Krakau (1867) heraus.
1866 wurde er als erster Vorstand Germanischen Museums (heute Germanisches Nationalmuseum genannt) nach Nürnberg berufen und entfaltete eine überaus rege Tätigkeit wodurch die Anstalt kurzer Zeit bedeutend erweitert wurde und zu Ansehen kam. Er verlagerte den Schwerpunkt des von einem "Quellenrepertorium" zu einer kunst- und Sammlung. Er publizierte teils allein teils mit von Eye mehrere kleine Schriften über das dann Spezialkataloge über einige Abteilungen der Sammlung große Kupferwerke: Quellen zur Geschichte der Feuerwaffen und Die Holzschnitte des 14. und 15. Jahrhunderts Germanischen Museum und viele kleinere Aufsätze im "Anzeiger Kunde der deutschen Vorzeit". Daneben fertigte er Denkmalpfleger Entwürfe zu Restaurierungsarbeiten z. B. des Münsters zu Bonn zu Wandmalereien Glasgemälden Orgeln (z. B. für die St. Lorenzkirche zu Nürnberg) zur gesamten Ausstattung von z. B. St. Maria im Kapitol zu deren Ausführung er auch in allen Einzelheiten
Zeichnung des Germanischen Museums
Auch ist der weitere Ausbau der Nürnberger Kartause (Sitz des Germanischen Museums) sein Werk.
August Ottmar (Ritter von) Essenwein Art. in Die wissenschaftlichen Beamten in: Bernward Deneke und Rainer Kahsnitz Das Germanische Nationalmuseum. Nürnberg 1852-1977. Beiträge zu Geschichte München/Berlin 1978 1118f. (sowie passim in Band; zu den GNM-Bauten S. 374-444).