Paul Ehrlich 1854. március 14-én született Strehlenben, Felső-Sziléziában*, Németországban. Ismar Ehrlich és felesége, Rosa Weigert fia volt, akinek unokaöccse a nagy bakteriológus Karl Weigert volt.
Ehrlich a breslaui gimnáziumban, majd a breslaui, strassburgi, Freiburg-im-Breisgaui és lipcsei egyetemeken tanult. 1878-ban az állati szövetek festésének elméletéről és gyakorlatáról szóló disszertációjával megszerezte az orvostudományok doktora címet. Ez a munka a W. H. Perkin által 1853-ban felfedezett anilinfestékek iránti nagy érdeklődésének egyik eredménye volt.
1878-ban a berlini orvosi klinikán Frerichs professzor asszisztensévé nevezték ki, aki minden lehetőséget megadott neki, hogy folytassa munkáját ezekkel a festékekkel és a szövetek festésével. Ehrlich megmutatta, hogy minden használt festék bázikus, savas vagy semleges osztályba sorolható, és a vérsejtek szemcséinek festésével kapcsolatos munkája megalapozta a későbbi hematológiai és a szövetek festésével kapcsolatos munkákat.
1882-ben Ehrlich közzétette a Koch által felfedezett tuberkulózis bacillus festési módszerét, és ez a módszer volt az alapja a Ziehl és Neelson által bevezetett későbbi módosításoknak, amelyeket ma is használnak. Ebből származik a modern bakteriológusok által oly sokat használt Gram-festési módszer is.
1882-ben Ehrlich címzetes professzor lett, és 1887-ben Das Sauerstoffbedürfnis des Organismus (A szervezet oxigénigénye) című értekezésének eredményeképpen a berlini egyetem orvosi karán privatdozensnek (fizetés nélküli előadónak vagy oktatónak) minősült. Később ott docens és a berlini Charité kórház vezető háziorvosa lett.
1890-ben Robert Koch, az újonnan létrehozott Fertőző Betegségek Intézetének igazgatója Ehrlichet egyik asszisztensévé nevezte ki, és Ehrlich ekkor kezdte meg azokat az immunológiai vizsgálatokat, amelyekkel a neve örökre összekapcsolódik. 1896 végén a berlini Steglitzben létrehozták a terápiás szérumok ellenőrzésére szolgáló intézetet, amelynek Ehrlichet nevezték ki igazgatójává. Itt további fontos munkát végzett az immunológia, különösen a hemolizinek területén. Azt is kimutatta, hogy a toxin-antitoxin reakciót – a kémiai reakciókhoz hasonlóan – a hő gyorsítja, a hideg pedig lassítja, és hogy az antitoxin-tartalom az antitoxikus szérumokban különböző okok miatt annyira eltérő, hogy szükség volt egy olyan standard létrehozására, amellyel az antitoxintartalom pontosan mérhető. Ezt von Behring antidiphtheritikus szérumával érte el, és így lehetővé tette e szérum standardizálását egy rögzített és változatlan standardhoz viszonyított egységekben. Az Ehrlich által ekkor kidolgozott módszerek képezték a szérumok minden későbbi szabványosításának alapját. Ez a munka és más immunológiai vizsgálatai vezettek Ehrlichhez, hogy megfogalmazza híres immunitás-oldallánc-elméletét.
1897-ben Ehrlichet Frankfurt-am-Mainban közegészségügyi tisztviselőnek nevezték ki, és amikor 1899-ben Frankfurtban megalapították a Kísérleti Terápiás Királyi Intézetet, Ehrlich lett az igazgatója. Ugyancsak ő lett az igazgatója a Frau Franziska Speyer által alapított Georg Speyerhausnak, amelyet Ehrlich intézetének szomszédságában építettek. Ezek a kinevezések jelentették Ehrlich sokrétű kutatásainak harmadik szakaszának kezdetét. Most a kemoterápiának szentelte magát, munkáját arra a fiatalon írt doktori értekezésében is megfogalmazott gondolatra alapozva, hogy az alkalmazott gyógyszerek kémiai összetételét a hatásmechanizmusukkal és az ellenük bevetett organizmusok sejtjeihez való affinitásukkal összefüggésben kell vizsgálni. Célja az volt, ahogy ő fogalmazott, hogy olyan kémiai anyagokat találjon, amelyek különleges affinitással rendelkeznek a patogén organizmusokhoz, amelyekhez úgy mennek, mint az antitoxinok azokhoz a toxinokhoz, amelyekkel kifejezetten rokonok, és amelyek – ahogy Ehrlich fogalmazott – “varázsgolyók” lennének, amelyek egyenesen azokhoz az organizmusokhoz mennek, amelyek ellen célba vették őket.
Ennek elérése érdekében Ehrlich asszisztensei segítségével több száz kémiai anyagot tesztelt, amelyeket az általa összegyűjtött, még nagyobb számú anyagból választott ki. Többek között a trypanoszómia és más protozoás betegségek kezelését tanulmányozta, és előállította a trypanvöröst, amely, mint japán asszisztense, Shiga kimutatta, hatásos volt a trypanoszómák ellen. A. Bertheimmel együtt megállapította az atoxil helyes szerkezeti képletét is, amelynek hatékonyságát bizonyos kísérleti tripanoszómák ellen ismerték. Ez a munka megnyitotta az utat számos új, háromértékű arzént tartalmazó szerves vegyület előállításához, amelyeket Ehrlich tesztelt.
Ebben az időben Schaudinn és Hoffmann Berlinben felfedezte a szifiliszt okozó spirochétát, és Ehrlich elhatározta, hogy olyan gyógyszert keres, amely különösen e spirochéta ellen hatásos. A más célokra már kipróbált arzénes gyógyszerek között volt egy, a 606. a vizsgált sorozatból, amelyet 1907-ben félretettek, mint hatástalant. Amikor azonban Ehrlich korábbi munkatársa, Kitasato egy Hata nevű tanítványát küldte Ehrlich intézetébe dolgozni, Ehrlich, megtudva, hogy Hatának sikerült nyulakat szifilisszel megfertőznie, megkérte, hogy tesztelje ezt a félredobott szert ezeken a nyulakon. Hata ezt megtette, és megállapította, hogy nagyon hatásos.
Amikor több száz kísérlet ismételten bebizonyította a szifilisz elleni hatékonyságát, Ehrlich “Salvarsan” néven jelentette be. Ezt követően további munkákat végeztek e témában, és végül kiderült, hogy a 914. arzénes anyag, amelynek a “Neosalvarsan” nevet adták, bár gyógyító hatása kisebb volt, könnyebben előállítható volt, és mivel jobban oldódott, könnyebben adagolhatóvá vált. Ehrlichnek, mint annyi más felfedezőnek előtte, sok ellenállással kellett megküzdenie, mielőtt a Salvarsant vagy a Neosalvarsant elfogadták az emberi szifilisz kezelésére; de végül a gyakorlati tapasztalat győzött, és Ehrlich a kemoterápia egyik fő megalapítójaként vált híressé.
Élete későbbi éveiben Ehrlich a daganatokkal kapcsolatos kísérleti munkával és azzal a nézetével foglalkozott, hogy a szarkóma karcinómából fejlődhet ki, valamint a rák elleni athreptikus immunitás elméletével.
Ehrlich egész életében tanúsított fáradhatatlan szorgalma, kedvessége és szerénysége, élethosszig tartó szokása, hogy keveset evett és szüntelenül napi 25 erős szivart szívott, amelyekből egy dobozzal gyakran az egyik hóna alatt hordott, változatlanul ragaszkodott ahhoz, hogy az általa közzétett eredményeket számos kísérlettel ismételten bizonyítsa, és az összes segítője által iránta tanúsított tiszteletet és odaadást élénken leírta egykori titkárnője, Martha Marquardt, akinek életrajzában részletes képet kaptunk frankfurti életéről. Frankfurtban az utcát, amelyben az intézete állt, Paul Ehrlichstrasse-nak nevezték el róla, de később, amikor a zsidóüldözés megkezdődött, ezt a nevet eltávolították, mert Ehrlich zsidó volt. A második világháború után azonban, amikor szülőhelye, Strehlen, a lengyel hatóságok fennhatósága alá került, a nagy fiú tiszteletére Ehrlichstadtra nevezték át.
Ehrlich nem kevesebb mint 81 akadémia és más tudományos testület rendes, külföldi, levelező vagy tiszteletbeli tagja volt Ausztriában, Belgiumban, Brazíliában, Dániában, Egyiptomban, Finnországban, Franciaországban, Nagy-Britanniában, Görögországban, Magyarországon, Olaszországban, Hollandiában, Norvégiában, Romániában, Oroszországban, Szerbiában, Svédországban, Törökországban, az Egyesült Államokban, az Egyesült Államokban és Venezuelában. A chicagói, göttingeni, oxfordi, athéni és breslaui egyetemek díszdoktorává avatták, továbbá Németország, Oroszország, Japán, Spanyolország, Románia, Szerbia, Venezuela, Dánia (a Danebrog-rend parancsnoki keresztje) és Norvégia (a Szent Olaf királyi rend parancsnoki keresztje) kitüntette.
1887-ben megkapta a frankfurti Senckenberg Naturforschende Gesellschaft Tiedemann-díját, 1906-ban a lisszaboni XV. nemzetközi orvosi kongresszus tiszteletdíját, 1911-ben a Német Kémiai Társaság Liebig-érmét, 1914-ben pedig az edinburghi Cameron-díjat. 1908-ban Metchnikoffal osztozott a legmagasabb tudományos kitüntetésben, a Nobel-díjban.
A porosz kormány 1897-ben titkos orvosi tanácsossá választotta, 1907-ben e tanácsos magasabb rangjára emelte, 1911-ben pedig a legmagasabb rangra, valódi titkos tanácsosnak emelte, excellenciás címmel.
Ehrlich 1883-ban feleségül vette az akkor 19 éves Hedwig Pinkust. Két lányuk született, Stephanie (Ernst Schwerin asszony) és Marianne (Edmund Landau asszony).
Amikor 1914-ben kitört az első világháború, nagyon megviselte, és az év karácsonyán enyhe agyvérzést kapott. Ebből gyorsan felépült, de egészsége, amely – eltekintve egy korai életében elszenvedett tuberkulózisos fertőzéstől, amely miatt két évet Egyiptomban kellett töltenie – soha nem hagyta cserben, most romlani kezdett, és amikor 1915-ben Bad Homburgba ment nyaralni, az év augusztus 20-án egy második agyvérzés érte, amely véget vetett életének.
