Egy tiroli parasztcsalád tizenkettedik, legkisebb gyermeke volt. Édesapját kiskorában elveszítette, édesanyja pedig sokat betegeskedett – valószínűleg depresszióban szenvedett. Otto visszahúzódó, csendes fiú volt, és korán feléledt benne a vágy a papi hivatás iránt. A bressanonei kisszemináriumban érettségizett, majd a helyi papneveldében tanult tovább. Káplánként és hitoktatóként szolgált több helyen, 1932-től pedig plébános volt Götzensben. Csatlakozott a keresztényszocialista mozgalomhoz, és a kor politikai és ideológiai feszültségei közepette nyíltan kiállt a keresztény értékek mellett.
A német megszállók üldözték az egyházat – több ezer hívőt kihallgattak, sokakat bebörtönöztek vagy meggyilkoltak. Otto Neururer lebeszélt egy fiatal nőt arról, hogy házasságot kössön egy züllött életet élő német férfival. A kikosarazott férfi bosszúból feljelentette a papot a helyi náci vezetőnél. 1938 végén letartóztatták, és „a német házasság intézményének rágalmazásáért” elítélték.
1939-ben a dachaui koncentrációs táborba szállították, majd átvitték a buchenwaldi lágerba. Bár itt tilos volt a vallási tevékenység, ő igyekezett lelkipásztorként szolgálni a szenvedőket. Nemcsak lelkileg támogatta sorstársait, de ápolta a betegeket, és szerény ételfejadagját megosztotta a többiekkel. 1940-ben egy rab felkereste azzal, hogy meg szeretne keresztelkedni. Felmerült a lehetőség, hogy ez csapda, de végül nem utasította vissza a kérést, és vállalta a hitoktatást. A nácik hamar megtudták, mi történt, és büntetésként meztelenül, fejjel lefelé felakasztották. Otto Neururer harmincnégy órás haláltusa után halt meg. Egy szemtanú úgy emlékezett vissza, hogy amíg eszméleténél volt, végig imádkozott. Ő volt az első osztrák pap, akit koncentrációs táborban végeztek ki, ezért még a láger vezetősége is tartott a kivizsgálástól. Hamvait nem semmisítették meg, hanem egy urnában átadták az egyházmegyéjének, így eltemethették. (Carl Lampert helynököt Otto Neururer temetésén mondott beszéde miatt letartóztatták, majd egyévi munkatábor után száműzték. Később perbe fogták, és 1944-ben kivégezték.)
