Paul Ehrlich est né le 14 mars 1854 à Strehlen, en Haute-Silésie*, en Allemagne. Il était le fils d’Ismar Ehrlich et de son épouse Rosa Weigert, dont le neveu était le grand bactériologiste Karl Weigert.
Ehrlich a fait ses études au Gymnasium de Breslau, puis aux universités de Breslau, Strasbourg, Fribourg-en-Brisgau et Leipzig. En 1878, il obtient son doctorat en médecine grâce à une dissertation sur la théorie et la pratique de la coloration des tissus animaux. Ce travail était l’un des résultats de son grand intérêt pour les colorants d’aniline découverts par W. H. Perkin en 1853.
En 1878, il fut nommé assistant du professeur Frerichs à la clinique médicale de Berlin, qui lui donna toutes les facilités pour poursuivre ses travaux sur ces colorants et la coloration des tissus avec ceux-ci. Ehrlich montra que tous les colorants utilisés pouvaient être classés comme étant basiques, acides ou neutres et son travail sur la coloration des granules dans les cellules sanguines jeta les bases des travaux futurs sur l’hématologie et la coloration des tissus.
En 1882, Ehrlich publia sa méthode de coloration du bacille tuberculeux que Koch avait découvert et cette méthode fut la base des modifications ultérieures introduites par Ziehl et Neelson, qui sont encore utilisées aujourd’hui. En 1882, Ehrlich devient professeur titulaire et en 1887, grâce à sa thèse intitulée Das Sauerstoffbedürfnis des Organismus (Le besoin d’oxygène de l’organisme), il est nommé privatdozent (professeur ou instructeur non rémunéré) à la faculté de médecine de l’université de Berlin. En 1890, Robert Koch, directeur de l’Institut des maladies infectieuses nouvellement créé, nomme Ehrlich comme l’un de ses assistants et Ehrlich commence alors les études immunologiques auxquelles son nom sera toujours associé.
À la fin de 1896, un Institut pour le contrôle des sérums thérapeutiques est créé à Steglitz à Berlin et Ehrlich en est nommé directeur. Il y réalisa d’autres travaux importants en immunologie, notamment sur les hémolysines. Il montra également que la réaction toxine-antitoxine est, comme les réactions chimiques, accélérée par la chaleur et retardée par le froid et que la teneur en antitoxine des sérums antitoxiques variait tellement pour diverses raisons qu’il était nécessaire d’établir une norme permettant de mesurer exactement leur teneur en antitoxine. Il y parvint avec le sérum antidiphtérique de von Behring et rendit ainsi possible la standardisation de ce sérum en unités liées à un standard fixe et invariable. Les méthodes qu’Ehrlich a établies à cet effet ont constitué la base de toute normalisation future des sérums. Ce travail et ses autres études immunologiques ont conduit Ehrlich à formuler sa fameuse théorie de l’immunité par les chaînes latérales.
En 1897, Ehrlich est nommé officier de santé publique à Francfort-sur-le-Main et lorsque, en 1899, l’Institut royal de thérapie expérimentale est créé à Francfort, Ehrlich en devient le directeur. Il devient également directeur de la Georg Speyerhaus, fondée par Frau Franziska Speyer et construite à côté de l’Institut d’Ehrlich. Ces nominations marquent le début de la troisième phase des recherches nombreuses et variées d’Ehrlich. Il se consacre désormais à la chimiothérapie, en se basant sur l’idée, implicite dans sa thèse de doctorat rédigée dans sa jeunesse, que la constitution chimique des médicaments utilisés doit être étudiée en relation avec leur mode d’action et leur affinité pour les cellules des organismes contre lesquels ils sont dirigés. Son but était, comme il le disait, de trouver des substances chimiques qui aient des affinités particulières pour les organismes pathogènes, vers lesquels elles iraient, comme les antitoxines vont vers les toxines auxquelles elles sont spécifiquement liées, et seraient, comme Ehrlich l’exprimait, des « balles magiques » qui iraient directement vers les organismes qu’elles visent.
Pour y parvenir, Ehrlich testa, avec l’aide de ses assistants, des centaines de substances chimiques sélectionnées parmi le nombre encore plus grand de celles-ci qu’il avait rassemblées. Il étudia, entre autres sujets, le traitement de la trypanosomiase et d’autres maladies protozoaires et produisit le rouge trypan, qui fut, comme le montra son assistant japonais Shiga, efficace contre les trypanosomes. Il établit également, avec A. Bertheim, la formule structurale correcte de l’atoxyl, dont l’efficacité contre certaines trypanosomiases expérimentales est connue. Ce travail ouvrit une voie pour l’obtention de nombreux nouveaux composés organiques à l’arsenic trivalent qu’Ehrlich testa.
À cette époque, le spirochète responsable de la syphilis fut découvert par Schaudinn et Hoffmann à Berlin, et Ehrlich décida de rechercher un médicament qui serait efficace spécialement contre ce spirochète. Parmi les médicaments arsenicaux déjà testés à d’autres fins, il y en avait un, le 606e de la série testée, qui avait été mis de côté en 1907 comme étant inefficace. Mais lorsque Kitasato, l’ancien collègue d’Ehrlich, envoya un de ses élèves, nommé Hata, travailler à l’Institut d’Ehrlich, ce dernier, apprenant que Hata avait réussi à infecter des lapins avec la syphilis, lui demanda de tester ce médicament mis de côté sur ces lapins. Hata le fit et constata qu’il était très efficace.
Lorsque des centaines d’expériences eurent prouvé à plusieurs reprises son efficacité contre la syphilis, Ehrlich l’annonça sous le nom de « Salvarsan ». Par la suite, d’autres travaux sur ce sujet ont été effectués et il s’est avéré finalement que la 914e substance arsenicale à laquelle le nom de « Neosalvarsan » a été donné, était, bien que son effet curatif soit moindre, plus facilement fabriquée et, étant plus soluble, devenait plus facilement administrée. Ehrlich dut, comme tant d’autres découvreurs avant lui, se battre contre beaucoup d’opposition avant que le Salvarsan ou le Neosalvarsan ne soient acceptés pour le traitement de la syphilis humaine ; mais finalement l’expérience pratique l’emporta et Ehrlich devint célèbre comme l’un des principaux fondateurs de la chimiothérapie.
Durant les dernières années de sa vie, Ehrlich s’occupa de travaux expérimentaux sur les tumeurs et sur son opinion que le sarcome peut se développer à partir d’un carcinome, également sur sa théorie de l’immunité athreptique contre le cancer.
L’industrie infatigable dont Ehrlich a fait preuve tout au long de sa vie, sa gentillesse et sa modestie, son habitude de toujours manger peu et de fumer incessamment 25 cigares forts par jour, dont il portait fréquemment une boîte sous un bras, son insistance invariable pour que les résultats qu’il publiait soient prouvés par de nombreuses expériences, ainsi que la vénération et le dévouement dont il faisait preuve de la part de tous ses assistants, ont été décrits de manière vivante par son ancienne secrétaire, Martha Marquardt, dont la biographie nous a donné une image détaillée de sa vie à Francfort. À Francfort, la rue dans laquelle se trouvait son Institut a été baptisée Paul Ehrlichstrasse en son honneur, mais plus tard, lorsque la persécution juive a commencé, ce nom a été supprimé car Ehrlich était juif. Après la Seconde Guerre mondiale, cependant, lorsque sa ville natale, Strehlen, passa sous la juridiction des autorités polonaises, celles-ci la rebaptisèrent Ehrlichstadt, en l’honneur de son grand fils.
Ehrlich était membre ordinaire, étranger, correspondant ou honoraire de pas moins de 81 académies et autres organismes savants en Allemagne, Autriche, Belgique, Brésil, Danemark, Égypte, Finlande, France, Grande-Bretagne, Grèce, Hongrie, Italie, Norvège, Pays-Bas, Roumanie, Russie, Serbie, Suède, Turquie, États-Unis et Venezuela. Titulaire de doctorats honorifiques des universités de Chicago, Göttingen, Oxford, Athènes et Breslau, il a également été honoré par des ordres en Allemagne, en Russie, au Japon, en Espagne, en Roumanie, en Serbie, au Venezuela, au Danemark (Croix de commandeur de l’ordre Danebrog) et en Norvège (Croix de commandeur de l’ordre royal de Saint-Olaf).
En 1887, il reçoit le prix Tiedemann de la Senckenberg Naturforschende Gesellschaft de Francfort-sur-le-Main, en 1906 le prix d’honneur du XVe congrès international de médecine de Lisbonne, en 1911 la médaille Liebig de la Société allemande de chimie, et en 1914 le prix Cameron d’Édimbourg. En 1908, il partage avec Metchnikoff la plus haute distinction scientifique, le prix Nobel.
Le gouvernement prussien l’élit conseiller médical privé en 1897, le promeut au rang supérieur de ce conseiller en 1907 et, en 1911, l’élève au rang le plus élevé, celui de vrai conseiller privé avec le titre d’Excellence.
Ehrlich épouse, en 1883, Hedwig Pinkus, alors âgée de 19 ans. Ils eurent deux filles, Stephanie (Mme Ernst Schwerin) et Marianne (Mme Edmund Landau).
Lorsque la Première Guerre mondiale éclata en 1914, il en fut très affecté et à Noël de cette année-là, il eut une légère attaque. Il s’en remit rapidement, mais sa santé qui ne lui avait jamais fait défaut, à l’exception d’une infection tuberculeuse au début de sa vie qui l’avait obligé à passer deux ans en Égypte, commença à décliner et lorsque, en 1915, il se rendit à Bad Homburg pour des vacances, il eut, le 20 août de cette année-là, une deuxième attaque qui mit fin à ses jours.