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Ivo Hauptmann wird am 9. Februar 1886 als Sohn des Dichters Gerhart Hauptmann in Erkner bei Berlin geboren. Seine frühe Kindheit verbringt er beim Vater im schlesischen Schreiberhau im Riesengebirge, mit Beginn der Schulzeit zieht er zu seiner Mutter nach Dresden. Der Umzug ändert nichts an der innigen Beziehung zu seinem Vater, der die künstlerische Begabung seines Sohnes früh fördert und ihn nachhaltig prägt. Auch der Künstler Otto Mueller, der 1894 von Hauptmanns Mutter adoptiert wird, prägt Hauptmanns Künstlerdasein nachhaltig. Gemeinsam mit ihm und seinem Vater reist Hauptmann im Alter von 14 Jahren zum Zeichnen und Malen nach Lausanne, Luzern und an die Riviera. Beeindruckt von der pittoresken Küstenlandschaft wird Hauptmann in seinem Wunsch bestärkt, Maler zu werden. Sein Vater richtet ihm daraufhin ein Atelier im schlesischen Agnetendorf ein.
Bereits mit 17 Jahren besucht er die renommierte Académie Julian in Paris. Dem schließt sich ein Studium an der Kunstschule Levin Funcke als Schüler von Lovis Corinth an. Ein Jahr später studiert er bei Hans Olde und als Meisterschüler Ludwig von Hofmanns an der Weimarer Kunstakademie (heute Bauhaus-Universität Weimar), wo er Freundschaften mit Hans Arp, Henry van der Velde und Edvard Munch schließt. Während der vier prägenden Lehrjahre an der Akademie in Weimar lernt er die Designerin Erica von Scheel kennen, die er 6 Jahre später heiraten wird. In Begleitung seines Vaters besucht er die Insel Sylt, die ihm als Inspirationsquelle seiner Strandwerke dient. Eine Studienreise nach Holland folgt.
Nach Aufenthalten in Dänemark, England, Griechenland und der Schweiz kehrt Hauptmann im Jahr 1909 zurück nach Paris, wo er an der Académie Ranson studiert. Dort begegnet er den Fauvisten und lernt neben dem Dichter Rainer Maria Rilke und dem Bildhauer Auguste Rodin auch Paul Signac kennen. Beeindruckt von Signacs Punktierstil und seinen postimpressionistischen Bildkompositionen von Licht und Farbe entstehen Hauptmanns erste pointillistischen Werke, die er im Jahr 1911 gemeinsam mit Signac im Salon der Indépendants ausstellt.
Nach seinem dreijährigen Paris-Aufenthalt kehrt Hauptmann im Jahr 1912 nach Dresden zurück und heiratet Erica von Scheel, die er harmonisch in seinen intimen "liegenden Akten" (1913) mit zartem Pinselduktus aquarelliert. Er lebt abwechselnd in Dresden, Hamburg und Berlin, wo er zu den Gründungsmitgliedern der Freien Sezession Berlin gehört. Auf Einladung von Otto Illies, der ihm ein Atelier in Dockenhuden bereitstellt, findet Hauptmann zuletzt in der Hansestadt Hamburg seine zweite Wahlheimat: Unermüdlich aquarelliert er die hanseatische Landschaft der heimischen Alster und Elbe – und gleichzeitig lässt er in seinen Werken das avantgardistische Pariser Flair aufleben. Von 1915 bis 1918 nimmt er am ersten Weltkrieg teil. Im Jahr 1920 tritt er der Hamburgischen Sezession bei. Mit dem Entwurf von Bühnenbildern für Inszenierungen seines Vaters hat er ein leidliches Auskommen. Aufgrund des Verbotes jüdische Künstler in die Hamburger Sezession aufzunehmen erzwingt Hauptmann aus Protest dagegen 1933 die Schließung der Sezession.
1936 folgt ein Mal-Aufenthalt mit dem Brücke-Maler Max Pechstein in der pommerschen Künstlerkolonie Leba: Hauptmann beginnt, auch Elemente des Nordischen Expressionismus in seinen sonst impressionistisch geprägten Malstil einfließen zu lassen. So entwickelt sich im Laufe der 1930er Jahre Hauptmanns eigenständiger Malstil, der aus der Synthese beider Maltechniken hervorgeht: farbig leuchtende, kontrastreiche Flächen werden zu seiner Handsignatur.
Im Jahr 1945 wird Hauptmann erster Vorsitzender der reaktivierten "Neuen Hamburgischen Sezession". Ab Mitte der 1950er Jahre ist Hauptmann als Vize-Präsident der "Freien Akademie der Künste" in Hamburg und Dozent an der Landeskunstschule am Lerchenfeld tätig. Nach zehnjährigem Engagement wird Hauptmann zum Ehrenpräsidenten der "Freien Akademie der Künste" in Hamburg gekürt. Im Jahr 1973 verleiht ihm die Stadt Hamburg den Professorentitel. Ivo Hauptmann stirbt am 28. September 1973 in Hamburg.Nach seinem Tod erwirbt das Musée d’Orsay in Paris ein Bildnis seiner Mutter Marie Hauptmann aus dem Jahre 1907.
