Prof. Dr. Winklhofer studierte Geophysik an der Universität München und promovierte dort 1999 über die physikalischen Grundlagen des Magnetsinnes von Tieren. Nach mehreren Jahren im Ausland als Postdoc in Tennessee und Kalifornien (USA) und Teaching Fellow in Southampton (England) habilitierte er sich 2007 an der Universität München und erhielt 2008 ein Heisenberg-Stipendium der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Während dieser Zeit lehrte und forschte er unter anderem in Kalifornien und Zürich (Schweiz).  2013 wurde Prof. Winklhofer zum außerplanmäßigen Professor an der Universität München bestellt. Bevor er nach Oldenburg kam, war er Gastprofessor an der Universität Duisburg-Essen.

Zum Wintersemester 2016/2017 nahm Herr Prof. Winklhofer seine Arbeit als Leiter der Arbeitsgruppe "Sensorische Biologie der Tiere" im Institut für Biologie und Umweltwissenschaften auf.