Mövsüm bəy Xanlarov 1857-ci ildə Bakıda anadan olmuş, ilk təhsilini mədrəsədə almış, ərəb və fars dillərini, tarixi və klassik ədəbiyyatı da burada öyrənmişdir. O, müstəqil şəkildə rus dilini öyrənmiş, 1872-ci ildə Bakıdakı rus realnı gimnaziyasının tələbəsi olmuşdur. Bu gimnaziyanın bazası əsasında 1874-cü ildə Bakı realnı məktəb yaranır.

O dövrdə Bakı böyük neft sənayesi mərkəzinə çevrilmişdi. İndi olduğu kimi, onda da bütün dünyanın diqqəti bu qədim Şərq şəhərində idi. Bakıya xarici sərmayə ilə birgə Rusiyanın müxtəlif bölgələrindən, həmçinin Azərbaycanın cənubundan işçi qüvvəsinin də axını başlamışdı. Neft hasilatında o dövr üçün ağlasığmaz sayılan yüksək göstəricilərə rəğmən lazımi texnologiyanın və ixtisaslı mütəxəssislərin yoxluğu bu sahədə inkişafa mane olurdu. Azərbaycana digər ixtisas sahibləri ilə yanaşı, neft mühəndisləri də hava, su kimi lazım idi. Təhsil sahəsində yüksək qabiliyyət nümayiş etdirən 15 yaşlı Mövsümün gələcək seçimini də, görünür, elə bu zərurət müəyyənləşdirmişdi. 1877-ci ildə Bakı realnı məktəbini bitirdikdən sonra o, əlavə siniflərdə təhsilini davam etdirmək üçün məktubla məktəbin direktoruna müraciət edir.

Azərbaycanm neft sənayesində gedən inkişafı, xüsusilə neft emalı sahəsində böyük perspektivləri nəzərə alan M.Xanlarov qərarım qətiləşdirmişdi: ali təhsil almaq üçün Almaniyaya getmək, vətənə neft emalı üzrə peşəkar mühəndis-texnoloq kimi qayıtmaq.

1878-ci ilin payızında o, Almaniyanın Vyüsburq Universitetinin tələbəsi oldu.

Mövsüm bəyin Almaniyadan öz sevimli müəllimi, Azərbaycan milli mətbuatının banisi, böyük mütəfəkkir Həsən bəy Zərdabiyə göndərdiyi məktubların, müəllim və tələbə arasında gedən yazışmaların məzmunu xeyli maraqlıdır. Bu məktublarında Mövsüm bəy müəlliminə təhsili, əldə etdiyi nəticələr, gələcək planları barədə söhbət açır və keçmiş məktəb yoldaşları: Nəcəf bəy Vəzirov və Əsgər ağa Goraninin əhvalını soruşurdu. Xatırladaq ki, adı çəkilən bu iki şəxs də Bakı realnı məktəbini bitirdikdən sonra Moskvadakı Petrovski-Razumovski Kənd Təsərrüfatı Akademiyasında ali təhsil almağa başlamış, “Əkinçi” qəzetinin fəal müəllifləri kimi tanınmışdılar. Mövsüm bəy, Nəcəf bəy və Əsgər ağa arasında məktəb illərindən əsası qoyulmuş dostluq münasibəti uzun illər qorunub saxlanmışdı.

H.Zərdabiyə məktubunda o yazırdı ki, növbəti il üçün artıq Leypsiq şəhərini seçmişdir. Müəlliminin xeyir-duası ilə təhsilə başlayan Mövsüm bəy Leypsiqdə uzun müddət qala bilmir, 1881-ci ilin mayında Almaniyanın Strasburq şəhərindəki ən nüfuzlu elm və təhsil mərkəzlərindən sayılan Vilhelm Kayzer Universitetinə gəlir. Burada zamanının tanınmış alimlərindən olan bioloq Anton de Bari, kimyaçı Rudolf Fittiq kimi alimlər çalışırdılar. M.Xanlarov da burada professor R.Fittiqin rəhbərliyi altında elmi araşdırmalara başladı.

1883-cü ildə Strasburq Universitetinin Elmi Şurasında 26 yaşlı azərbaycanlı Mövsüm bəy Xanlarov doktorluq dissertasiyasını uğurla müdafiə etdi və o, kimya elmləri doktoru alimlik dərəcəsi aldı. Bakıda doğulub boya-başa çatmış 26 yaşlı gəncin 1883-cü ildə dünyanın ən tanınmış elm-təhsil mərkəzlərindən birində belə yüksək elmi ada sahib olması XIX əsrin sonlarında Azərbaycan üçün son dərəcə əlamətdar hadisə idi.

Qısa müddətdən sonra doktor M.Xanlarov onu yetişdirmiş vətənə fayda vermək üçün Azərbaycana döndü və mühəndis-texnoloq kimi bu uğurların sırasını daha da genişləndirdi. Alim Azərbaycanın sahib olduğu neft sərvətinin vətənin rifahına sərf olunması üçün bütün səylərini səfərbər etdi.

D.İ.Mendeleyev, D.R.Konovalov, N.A.Mentuşkin kimi alimlərin zəmanəti əsasında Rusiya fizika-kimya cəmiyyətinin üzvlüyünə qəbul olunması Mövsüm bəy Xanlarovun hansı elmi səviyyəyə malik olduğunu və necə qəbul olunduğunu sübut edən maraqlı faktdır.

Alim müxtəlif maarif tədbirlərində iştirak etmiş, Bakı realnı məktəbinin imkansız şagirdlərinə yardım göstərmişdir. 1884-cü ildə onun təşkil etdiyi xeyriyyə gecəsində M.F.Axundzadənin pyeslərindən səhnələr göstərilmişdir.

M.Xanlarov məşhur sahibkar və mesenat H.Tağıyevin qızı Xanım Tağıyeva ilə ailə qurmuşdur.