実家は永坂姓で長兄石は漢詩人・書家として有名である。医家柴田竜渓の養子となり、明治二年選ばれて藩の貢進生として東京大学東校に学んだ。同四年、文部省からドイツに派遣された。ベルリン大学のホフマン教授の下で有機化学を専攻、さらに薬学及び衛生学についても研鑽を積んだ。同七年帰国し文部省衛生局司薬監督、東京・大阪両司薬場長、東京大学医学部製薬学教授等を歴任したがのち病弱を理由に退官し以後、著述に専念した。薬学博士。子に桂太、雄次がいる。医学や薬学に関する著訳書も多く、さらに文部省刊行の『百科全書』の翻訳事業にも参加し、『地質学』『果園篇』及び『太古史』を担当した。特に、『太古学』は我が国考古学の先駆的文献としての評価が高い。明治四三年八月二日死去。行年六二歳。等[樹]院[尭]蹊日洽居士。
　墓碑銘は「薬学博士柴田承桂墓」、碑文あり。