Родился 5 июня 1828 г. в Варберге. В 1844 г. поступил на учёбу в Лундский университет и в 1853 г. получил степень доктора философии. В 1860 г. Торелль становится адъюнктом зоологии, а в 1866 — внештатным профессором зоологии и геологии при Лундском университете.
В 1856 г. он совершил путешествие в Швейцарию для изучения ледников, а в 1857 г. с той же целью посетил Исландию. В следующем году он вместе с А. Э. Нурденшёльдом и А.Квеннерстедтом предпринял свою первую экспедицию на Шпицберген, а 1859 г. провёл в исследовательской поездке в Гренландию.
Благодаря этим поездкам зародился план организовать ряд полярных экспедиций, и Торелль лично возглавил первую из них, совершённую на Шпицберген в 1861 г. Эта экспедиция во многом послужила базой для последующего научного изучения полярных областей. Помимо важных наблюдений в области географии, геологии, зоологии и ботаники, во время экспедиции были проведены предварительные наблюдения за температурой.
Не меньшее значение имели пробы грунта, взятые с глубины 2500 м и содержавшие большое количество форм жизни. До того пробы, бравшиеся с такой глубины, содержали лишь фораминифер. Данное открытие вызвало большой интерес и дало толчок последующим исследованиям, в которых участвовали многие государства.
Торелль был первым шведским исследователем, принявшим ледниковую теорию, согласно которой Скандинавия в ледниковый период была покрыта материковым льдом. Он даже пошёл дальше, утверждая, что материковое оледенение из Скандинавии распространилось на все регионы к востоку и югу от Балтийского моря, где встречаются эрратические валуны.
В 1865 г. Королевское голландское общество технических и гуманитарных наук назначило премию за решение вопроса о происхождении чужеродных горных пород, которые отдельными блоками встречаются в северной Голландии возле Хондсруга. Торелль в 1866—1867 гг. представил свой ответ в двух частях, за который общество наградило его золотой медалью и 150 гульденами. В своей работе он подверг подробному анализу эрратический феномен в Северной Европе и доказал, что оный был связан с материковым оледенением, затронувшим и рассматриваемый регион.
В 1875 г. Торелль представил свои взгляды Немецкому геологическому обществу, но те были прохладно встречены немецкими геологами, продолжавшими придерживаться дрифтовой теории Лайеля, которая основным фактором разноса валунов признавала айсберги, морские, речные и озерные сезонные льды. Однако спустя несколько лет учёные Германии всё же были вынуждены признать и принять ледниковую теорию.
В 1871 г. во время своей преподавательской деятельности в Лундском университете Торелль основал новое геологическое учреждение — шведскую геологическую службу («Геологическое бюро»). В качестве её главы он всячески способствовал её превращению в значительный научный институт.
Торелль был членом Шведской академии наук (1870), Академии сельского хозяйства (1872), а также членом множества других шведских и иностранных учёных обществ.
Умер 11 сентября 1900 г.
Труды
- Om de geologiska forskningarne i Norge (О геологических исследованиях в Норвегии; 1865)
- Bidrag till sparagmitetagens geognosi och paleontologi (Исследование по геогнозии и палеонтологии спарагмитов; 1867)
- Petrijicata suecana formationis cambricce (1870)
- Sur les traces les plus anciennes de l’existence de l’homme en Su?de (О древнейших следах заселения Швеции человеком; 1876)
- On the causes of the glacial phenomena in the north eastern portion of North America (О причинах ледникового феномена в северо-восточной части Северной Америки; 1877)
- Om Sveriges vigtigaste kristalliniska bergslag och deras f?rh?llanden till hvarandra (О главных кристаллических горных породах в Швеции и их взаимосвязи; 1882)
- Unders?kningar ?fver istiden, III (Исследования ледникового периода; 1887)
- Aflagringarne ? ?mse sidor om riksgr?nsen uti Skandinaviens sydligare fjelltrakter (Наслоения в южных горных областях Скандинавии по обе стороны границы; 1888)
- Apatitf?rekomsterna i Norrbottens l?n (Месторождения апатитов в Норботтене; 1890)
- Den ostbaltiska isalpen (1892)
