Figlio di Federico Barbarossa e di Beatrice di Borgogna, nacque nel 1170.
La madre, contessa di Borgogna, morì nel 1184 lasciando la contea al marito che a sua volta, morendo nel 1190, ne lasciò erede Ottone.
Enrico VI, fratello maggiore di Ottone, subentrò nel titolo imperiale e quando nel 1196 ereditò la contea di Lussemburgo dal conte Enrico IV morto senza figli maschi, la assegnò ad Ottone. Nel 1197, tuttavia, Ottone cedette la contea a Ermesinda, figlia del defunto Enrico IV di Lussemburgo, probabilmente per aver negoziato un accordo o per volontà dell'imperatore.
Nello stesso anno Enrico VI morì lasciando l'impero al figlio Federico che aveva solo tre anni e i nobili tedeschi, fra cui lo stesso Ottone, elessero re dei Romani Filippo, il più giovane dei figli di Federico Barbarossa.
Ottone fu assassinato nel 1200 e la contea di Borgogna passò alla figlia Giovanna sotto la tutela della vedova Margherita di Blois. Dal matrimonio con Margherita, sposata nel 1190, erano nate due figlie: Giovanna e Beatrice.