Ernst Boris Chain est né le 19 juin 1906 à Berlin, son père, le Dr Michael Chain, étant chimiste et industriel. Il a fait ses études au Luisengymnasium de Berlin, où il s’est rapidement intéressé à la chimie, stimulé par des visites au laboratoire et à l’usine de son père. Il a ensuite fréquenté l’université Friedrich-Wilhelm de Berlin, où il a obtenu un diplôme de chimie en 1930. Il s’intéresse très tôt à la biochimie et, après l’obtention de son diplôme, il travaille pendant trois ans à l’hôpital de la Charité, à Berlin, à la recherche sur les enzymes. En 1933, après l’accès au pouvoir du régime nazi en Allemagne, il émigre en Angleterre. Il y passe ses deux premières années à travailler sur les phospholipides à l’école de biochimie de Cambridge, sous la direction de Sir Frederick Gowland Hopkins, pour la personnalité et les capacités scientifiques duquel il finit par avoir une grande admiration.
En 1935, il est invité à l’université d’Oxford où il travaille à l’école de pathologie Sir William Dunn, devenant, en 1936, démonstrateur et maître de conférences en pathologie chimique. En 1948, il est nommé directeur scientifique du Centre international de recherche en microbiologie chimique à l’Istituto Superiore di Sanità, à Rome. Il devient professeur de biochimie à l’Imperial College, Université de Londres, en 1961, poste qu’il occupe toujours.
Ses recherches ont couvert un large éventail de sujets en plus de ceux déjà détaillés. De 1935 à 1939, il a travaillé sur les venins de serpent, le métabolisme des tumeurs, le mécanisme d’action du lysozyme et l’invention et le développement de méthodes de microanalyse biochimique. En 1939, il entreprend, avec H. W. (aujourd’hui Sir Howard) Florey, une étude systématique des substances antibactériennes produites par les micro-organismes. Cela l’a conduit à son travail le plus connu, la ré-investigation de la pénicilline, qui avait été décrite par Sir Alexander Fleming neuf ans auparavant, et à la découverte de son action chimiothérapeutique. Il a ensuite travaillé à l’isolement et à l’élucidation de la structure chimique de la pénicilline et d’autres antibiotiques naturels. Depuis 1948, ses sujets de recherche ont inclus la relation hydrate de carbone-acide aminé dans le tissu nerveux, une étude du mode d’action de l’insuline, la technologie de la fermentation, l’acide 6-aminopénicillanique et les pénicillines stables à la pénicillinase, la production d’acide lysergique en culture submergée et l’isolement de nouveaux métabolites fongiques.
Le professeur Chain est auteur ou co-auteur de nombreux articles scientifiques et contribue à d’importantes monographies sur la pénicilline et les antibiotiques. Il a obtenu en 1946 la médaille d’argent Berzelius de la Société médicale suédoise, la médaille Pasteur de l’Institut Pasteur et de la Société de Chimie Biologique, et un prix du Harmsworth Memorial Fund. En 1954, il a reçu le prix du centenaire Paul Ehrlich ; en 1957, la médaille d’or de la thérapeutique de la Worshipful Society of Apothecaries of London ; et en 1962, la médaille Marotta de la Società Chimica Italiana. Il a été élu membre de la Royal Society en 1949. Il est titulaire de diplômes honorifiques des universités de Liège, Bordeaux, Turin, Paris, La Plata, Cordoba, Brasil et Montevideo, et est membre ou fellow de nombreuses sociétés savantes dans plusieurs pays : il s’agit notamment de la Société Philomatique, Paris ; de l’Académie de Médecine de New York ; de l’Accademia dei Lincei et de l’Accademia dei XL, Rome ; de l’Académie de Médecine, Académie des Sciences, Paris ; de la Real Academia de Ciencias, Madrid ; de l’Institut des Sciences Weizmann, Rehovoth, Israël ; de l’Institut National des Sciences, Inde ; de la Società Chimica Italiana ; et de la Société Biochimique Finlandaise.
Le professeur Chain a épousé le Dr Anne Beloff en 1948. Ils ont deux fils, Benjamin et Daniel, et une fille, Judith. La musique est l’un de ses loisirs.