Paul Ehrlich s-a născut la 14 martie 1854 la Strehlen, în Silezia Superioară*, Germania. A fost fiul lui Ismar Ehrlich și al soției sale, Rosa Weigert, al cărei nepot a fost marele bacteriolog Karl Weigert.
Ehrlich a fost educat la Gimnaziul din Breslau și, ulterior, la Universitățile din Breslau, Strassburg, Freiburg-im-Breisgau și Leipzig. În 1878 a obținut doctoratul în medicină cu o teză despre teoria și practica colorării țesuturilor animale. Această lucrare a fost unul dintre rezultatele marelui său interes pentru coloranții de anilină descoperiți de W. H. Perkin în 1853.
În 1878 a fost numit asistent al profesorului Frerichs la Clinica Medicală din Berlin, care i-a acordat toate facilitățile pentru a-și continua lucrările cu acești coloranți și colorarea țesuturilor cu aceștia. Ehrlich a arătat că toți coloranții folosiți puteau fi clasificați ca fiind bazici, acizi sau neutri, iar lucrările sale privind colorarea granulelor din celulele sanguine au pus bazele viitoarelor lucrări de hematologie și de colorare a țesuturilor.
În 1882, Ehrlich a publicat metoda sa de colorare a bacilului tuberculos pe care Koch o descoperise și această metodă a stat la baza modificărilor ulterioare introduse de Ziehl și Neelson, care sunt folosite și astăzi. De aici a derivat și metoda Gram de colorare a bacteriilor atât de mult folosită de bacteriologii moderni.
În 1882 Ehrlich a devenit profesor titular, iar în 1887 s-a calificat, în urma tezei sale Das Sauerstoffbedürfnis des Organismus (Nevoia organismului de oxigen), ca Privatdozent (conferențiar sau instructor neplătit) la Facultatea de Medicină a Universității din Berlin. Mai târziu, a devenit profesor asociat acolo și medic primar la Spitalul Charité din Berlin.
În 1890, Robert Koch, directorul Institutului pentru Boli Infecțioase nou înființat, l-a numit pe Ehrlich ca unul dintre asistenții săi, iar Ehrlich a început atunci studiile imunologice cu care numele său va fi întotdeauna asociat.
La sfârșitul anului 1896 a fost înființat un Institut pentru controlul serurilor terapeutice la Steglitz, în Berlin, iar Ehrlich a fost numit director al acestuia. Aici a desfășurat alte lucrări importante în domeniul imunologiei, în special asupra hemolizinelor. A demonstrat, de asemenea, că reacția toxină-antitoxină este, la fel ca și reacțiile chimice, accelerată de căldură și întârziată de frig și că conținutul de antitoxină din serurile antitoxice variază atât de mult din diferite motive, încât a fost necesar să se stabilească un standard prin care să se poată măsura cu exactitate conținutul lor de antitoxină. El a realizat acest lucru cu serul antidifteric al lui von Behring și a făcut astfel posibilă standardizarea acestui ser în unități raportate la un standard fix și invariabil. Metodele de realizare a acestui lucru pe care Ehrlich le-a stabilit apoi au stat la baza tuturor standardizărilor viitoare ale serurilor. Această lucrare și alte studii imunologice ale sale l-au determinat pe Ehrlich să formuleze faimoasa sa teorie a lanțului lateral al imunității.
În 1897, Ehrlich a fost numit ofițer de sănătate publică la Frankfurt-am-Main, iar când, în 1899, Institutul Regal de Terapie Experimentală a fost înființat la Frankfurt, Ehrlich a devenit directorul acestuia. El a devenit, de asemenea, director al Georg Speyerhaus, care a fost fondat de Frau Franziska Speyer și a fost construit alături de Institutul lui Ehrlich. Aceste numiri au marcat începutul celei de-a treia etape a cercetărilor numeroase și variate ale lui Ehrlich. El s-a dedicat acum chimioterapiei, bazându-se pe ideea, care fusese implicită în teza sa de doctorat scrisă în tinerețe, potrivit căreia constituția chimică a medicamentelor utilizate trebuie studiată în raport cu modul lor de acțiune și cu afinitatea lor pentru celulele organismelor împotriva cărora erau îndreptate. Scopul său era, după cum spunea el, să găsească substanțe chimice care să aibă afinități speciale pentru organismele patogene, spre care să se îndrepte, așa cum antitoxinele se îndreaptă spre toxinele cu care sunt înrudite în mod specific, și să fie, după cum se exprima Ehrlich, „gloanțe magice” care să se îndrepte direct spre organismele pe care le vizează.
Pentru a realiza acest lucru, Ehrlich a testat, cu ajutorul asistenților săi, sute de substanțe chimice selectate din numărul și mai mare al acestora pe care le adunase. El a studiat, printre alte subiecte, tratamentul tripanosomiei și al altor boli protozoare și a produs roșu trypan, care a fost, așa cum a arătat asistentul său japonez Shiga, eficient împotriva tripanosomilor. De asemenea, a stabilit, împreună cu A. Bertheim, formula structurală corectă a atoxilului, a cărui eficiență împotriva anumitor tripanosomioze experimentale era cunoscută. Această lucrare a deschis o cale de obținere a numeroși compuși organici noi cu arsenic trivalent, pe care Ehrlich i-a testat.
În această perioadă, spirochetul care provoacă sifilisul a fost descoperit de Schaudinn și Hoffmann la Berlin, iar Ehrlich a decis să caute un medicament care să fie eficient în special împotriva acestui spirochet. Printre medicamentele arsenicale deja testate în alte scopuri se afla unul, al 606-lea din seria testată, care fusese pus deoparte în 1907 ca fiind ineficient. Dar când fostul coleg al lui Ehrlich, Kitasato, a trimis un elev de-al său, pe nume Hata, să lucreze la Institutul lui Ehrlich, Ehrlich, aflând că Hata reușise să infecteze iepurii cu sifilis, i-a cerut acestuia să testeze acest medicament aruncat la gunoi pe acești iepuri. Hata a făcut acest lucru și a constatat că era foarte eficient.
Când sute de experimente au dovedit în mod repetat eficacitatea sa împotriva sifilisului, Ehrlich l-a anunțat sub numele de „Salvarsan”. Ulterior, s-au făcut alte lucrări pe această temă și, în cele din urmă, s-a dovedit că substanța arsenicală 914, căreia i s-a dat numele de „Neosalvarsan”, era, deși efectul său curativ era mai mic, mai ușor de fabricat și, fiind mai solubilă, devenea mai ușor de administrat. Ehrlich a trebuit, la fel ca mulți alți descoperitori dinaintea lui, să se lupte cu multă opoziție înainte ca Salvarsan sau Neosalvarsan să fie acceptate pentru tratamentul sifilisului uman; dar în cele din urmă experiența practică a prevalat și Ehrlich a devenit faimos ca unul dintre principalii fondatori ai chimioterapiei.
În ultimii ani ai vieții sale, Ehrlich a fost preocupat de lucrări experimentale asupra tumorilor și de părerea sa că sarcomul se poate dezvolta din carcinom, de asemenea, de teoria sa despre imunitatea athretică la cancer.
Industria neobosită de care a dat dovadă Ehrlich de-a lungul întregii sale vieți, bunătatea și modestia sa, obiceiul său de o viață de a mânca puțin și de a fuma neîncetat 25 de trabucuri tari pe zi, o cutie pe care o purta frecvent sub un braț, insistența sa invariabilă asupra demonstrării repetate, prin numeroase experimente, a rezultatelor pe care le publica, precum și venerația și devotamentul pe care i le arătau toți asistenții săi au fost descrise în mod viu de fosta sa secretară, Martha Marquardt, a cărei biografie ne-a oferit o imagine detaliată a vieții sale la Frankfurt. În Frankfurt, strada pe care se afla institutul său a fost numită Paul Ehrlichstrasse după numele său, dar mai târziu, când a început persecuția evreiască, acest nume a fost înlăturat, deoarece Ehrlich era evreu. Cu toate acestea, după cel de-al Doilea Război Mondial, când localitatea sa natală, Strehlen, a intrat sub jurisdicția autorităților poloneze, acestea au redenumit-o Ehrlichstadt, în onoarea marelui său fiu.
Ehrlich a fost membru ordinar, străin, corespondent sau de onoare a nu mai puțin de 81 de academii și alte organisme savante din Austria, Belgia, Brazilia, Danemarca, Egipt, Finlanda, Franța, Germania, Marea Britanie, Grecia, Ungaria, Italia, Olanda, Norvegia, România, Rusia, Serbia, Suedia, Turcia, S.U.A. și Venezuela. A deținut titlul de Doctor Honoris Causa al Universităților din Chicago, Göttingen, Oxford, Atena și Breslau și a fost, de asemenea, onorat de ordinele din Germania, Rusia, Japonia, Spania, România, Serbia, Venezuela, Danemarca (Crucea de Comandor al Ordinului Danebrog) și Norvegia (Crucea de Comandor al Ordinului Regal St. Olaf).
În 1887 a primit Premiul Tiedemann al Senckenberg Naturforschende Gesellschaft din Frankfurt/Main, în 1906 Premiul de Onoare la cel de-al XV-lea Congres Internațional de Medicină de la Lisabona, în 1911 Medalia Liebig a Societății Germane de Chimie, iar în 1914 Premiul Cameron din Edinburgh. În 1908 a împărțit cu Metchnikoff cea mai înaltă distincție științifică, Premiul Nobel.
Guvernul prusac l-a ales Consilier Medical Privat în 1897, l-a promovat la rangul superior de astfel de consilier în 1907 și, în 1911, l-a ridicat la cel mai înalt rang, cel de Real Consilier Privat cu titlul de Excelență.
Ehrlich s-a căsătorit, în 1883, cu Hedwig Pinkus, care avea atunci 19 ani. Au avut două fiice, Stephanie (doamna Ernst Schwerin) și Marianne (doamna Edmund Landau).
Când a izbucnit Primul Război Mondial, în 1914, a fost foarte afectat de acesta și, la Crăciunul acelui an, a suferit un ușor atac cerebral. Și-a revenit rapid după acesta, dar sănătatea sa, care niciodată, în afară de o infecție tuberculoasă la începutul vieții care l-a făcut să fie nevoit să petreacă doi ani în Egipt, nu-l slăbise, a început acum să se deterioreze și când, în 1915, a mers la Bad Homburg pentru o vacanță, a avut, la 20 august al aceluiași an, un al doilea atac cerebral care i-a curmat viața.
