Ernst Boris Chain 1906. június 19-én született Berlinben, apja, Dr. Michael Chain vegyész és iparművész volt. A berlini Luisengymnasiumban tanult, ahol apja laboratóriumában és gyárában tett látogatásai által ösztönözve hamar érdeklődni kezdett a kémia iránt. Ezután a berlini Friedrich-Wilhelm Egyetemre járt, ahol 1930-ban kémia szakon szerzett diplomát. Már korán érdeklődött a biokémia iránt, és a diploma megszerzése után három évig a berlini Charité kórházban dolgozott enzimkutatással. 1933-ban, a németországi náci rezsim hatalomra jutása után Angliába emigrált. Itt az első két évet a Cambridge-i Biokémiai Iskolában a foszfolipidekkel foglalkozott Sir Frederick Gowland Hopkins vezetésével, akinek személyisége és tudományos képességei iránt nagy csodálatot ébresztettek benne.
1935-ben meghívták az Oxfordi Egyetemre, ahol a Sir William Dunn Patológiai Iskolában dolgozott, és 1936-ban a kémiai patológia demonstrátora és előadója lett. 1948-ban kinevezték a római Istituto Superiore di Sanità Nemzetközi Kémiai Mikrobiológiai Kutatóközpont tudományos igazgatójává. 1961-ben a londoni Imperial College, University of London biokémiai professzora lett, amely pozíciót jelenleg is betölt.
Kutatásai a már részletezetteken túlmenően a témák széles körére terjedtek ki. 1935 és 1939 között a kígyóméregekkel, a daganatos anyagcserével, a lizozim hatásmechanizmusával és a biokémiai mikroanalitikai módszerek feltalálásával és fejlesztésével foglalkozott. 1939-ben H. W. (ma Sir Howard) Florey-vel együtt megkezdte a mikroorganizmusok által termelt antibakteriális anyagok szisztematikus vizsgálatát. Ez vezetett legismertebb munkájához, a kilenc évvel korábban Sir Alexander Fleming által leírt penicillin újbóli vizsgálatához és kemoterápiás hatásának felfedezéséhez. Később a penicillin és más természetes antibiotikumok izolálásán és kémiai szerkezetének tisztázásán dolgozott. 1948 óta kutatási témái közé tartozik a szénhidrát-aminosav kapcsolat az idegszövetben, az inzulin hatásmechanizmusának vizsgálata, a fermentációs technológia, a 6-aminopenicillánsav és a penicillináz-stabil penicillinek, a lizergsav előállítása merített kultúrában, valamint új gombák metabolitjainak izolálása.
Chain professzor számos tudományos közlemény szerzője vagy társszerzője, valamint a penicillinről és az antibiotikumokról szóló fontos monográfiák szerzője. 1946-ban megkapta a Svéd Orvosi Társaság ezüst Berzelius-érmét, az Institut Pasteur és a Societé de Chimie Biologique Pasteur-érmét, valamint a Harmsworth Emlékalap díját. 1954-ben megkapta a Paul Ehrlich Centenary Prize-t; 1957-ben a Worshipful Society of Apothecaries of London arany gyógyászati érmét; és 1962-ben a Società Chimica Italiana Marotta-érmét. 1949-ben a Royal Society tagjává választották. A liège-i, bordeaux-i, torinói, párizsi, la plata-i, cordobai, brazíliai és montevideói egyetemek díszdoktora, és számos ország számos tudományos társaságának tagja vagy ösztöndíjasa: A párizsi Societé Philomatique; a New York-i Orvosi Akadémia; a római Accademia dei Lincei és az Accademia dei XL; az Académie de Médicine, Académie des Sciences, Párizs; a Real Academia de Ciencias, Madrid; a Weizmann Institute of Science, Rehovoth, Izrael; a National Institute of Sciences, India; a Società Chimica Italiana; és a Finn Biokémiai Társaság.
A Légion d’Honneur parancsnoka és Grande Ufficiale al Merito della Repubblica Italiana.
Chain professzor 1948-ban vette feleségül Dr. Anne Beloffot. Két fiuk van, Benjamin és Daniel, és egy lányuk, Judith. A zene az egyik szabadidős tevékenysége.