5 июля 1904 года будущий биолог появился на свет в Кемптене, Германия. Его отец по профессии был практикующим юристом, но он также являлся большим любителем природы и прививал своим детям любовь и понимание их естественного окружения. С ранних лет Эрнст проявлял интерес к орнитологии. Вместе с родственниками перебрался в Дрезден после того, как отец скончался, когда мальчик был подростком. В средней школе был членом Ассоциации орнитологов Саксонии. В этой организации Майр узнал Рудольфа Циммермана, известного орнитолога, который решил взять его под свою опеку. Эрнст изучал медицину в университете с 1923 года. Он объяснил причину, по которой предпочел Грайфсвальдский университет другим знаменитым учебным заведениям — это была интересная и богатая орнитологическая область.
В 1925 году Эрвин Штреземан, орнитолог, который познакомился с работами Майра, предложил последнему полностью посвятить себя биологии, чтобы развивать свои природные таланты. Эрнст стал доктором наук по орнитологии после окончания Берлинского университета в 1926 году, когда ему был всего 21 год. На зоологической конференции в 1927 году Штреземан представил его Вальтеру Ротшильду. Банкир по профессии, любящий природу, Ротшильд назначил его руководителем экспедиции, организованной для «Американского музея естественной истории». В Новой Гвинее Майр изучил и каталогизировал шкуры птиц, а также назвал 38 ранее неизвестных видов орхидей. Находясь там, ученый указал на несоответствие фактов, предложенных Германом Децнером в его книге. В 1942 году Майр опубликовал, пожалуй, самую значительную свою работу, в которой развил концепцию эволюционного синтеза, впервые предложенную Дарвином.
В 1931 году ученый переехал из Германии в США, чтобы присоединиться к Американскому музею естественной истории. В это время нацисты захватили Германию. Эрнст, который был благодарен за безопасность в Нью-Йорке, навсегда поселился в Соединенных Штатах. В 1935 году Майр обменялся брачными клятвами с Маргарет Симон. У них было две дочери, а их брак продлился более 55 лет, пока его жена не скончалась.
Эрудированный ученый сделал последний вдох 3 февраля 2005 года в возрасте 100 лет в Бедфорде. За несколько недель до этого у него диагностировали рак.
Гарвардский университет основал «Библиотеку Эрнста Майра в Музее сравнительной зоологии» в честь этого великого биолога.