Deiters uczęszczał do gimnazjum w rodzinnym Bonn. 30 sierpnia 1852 roku zdał egzamin dojrzałości i dostał się na studia medyczne. Jego nauczycielami byli Schröker, Treviranus, Troschel, Johann Jacob Nöggerath, Karl Gustav Bischof, Mayer, Weber i Julius Ludwig Budge. Studia ukończył w 1856 roku. Służbę wojskową odbył w 1857 roku w Berlinie, następnie pracował w tamtejszym Instytucie Patologicznym u Rudolfa Virchowa. W 1858 roku habilitował się i został Privatdozentem na Uniwersytecie w Bonn. Zmarł w 1863 roku w wieku 29 lat na dur brzuszny; jego prace zostały uporządkowane i wydane przez anatoma Maxa Schultzego.
Dorobek naukowy Deiters pamiętany jest za badania mikroskopowe nad mózgowiem i rdzeniem kręgowym. Około 1860 roku przedstawił szczegółowy opis komórki nerwowej, nazywając akson („cylinder osiowy”) i opisując dendryty, które zinterpretował jako wypustki protoplazmatyczne pomagające utworzyć sieć neuronalną. Jego nazwisko zostało upamiętnione w eponimicznej nazwie jądra Deitersa, czyli jądra przedsionkowego bocznego, i komórek Deitersa, towarzyszących zewnętrznym komórkom czuciowym ślimaka.