Ernst Boris Chain è nato il 19 giugno 1906 a Berlino, suo padre, il dottor Michael Chain, era un chimico e industriale. Ha studiato al Luisengymnasium di Berlino, dove si è presto interessato alla chimica, stimolato dalle visite al laboratorio e alla fabbrica del padre. Ha poi frequentato l’Università Friedrich-Wilhelm di Berlino, dove si è laureato in chimica nel 1930. Fin da giovane si interessò alla biochimica e dopo la laurea lavorò per tre anni all’ospedale Charité di Berlino per la ricerca sugli enzimi. Nel 1933, dopo l’accesso al potere del regime nazista in Germania, emigrò in Inghilterra. Qui, i suoi primi due anni sono stati spesi lavorando sui fosfolipidi presso la Scuola di Biochimica, Cambridge, sotto la direzione di Sir Frederick Gowland Hopkins, per la cui personalità e capacità scientifica è venuto ad avere una grande ammirazione.
Nel 1935 è stato invitato a Oxford University dove ha lavorato nella Sir William Dunn School of Pathology, diventando, nel 1936, dimostratore e docente di patologia chimica. Nel 1948 fu nominato direttore scientifico del Centro Internazionale di Ricerca di Microbiologia Chimica presso l’Istituto Superiore di Sanità di Roma. Divenne professore di biochimica all’Imperial College, Università di Londra, nel 1961, posizione che ricopre tuttora.
Le sue ricerche hanno coperto una vasta gamma di argomenti oltre a quelli già dettagliati. Dal 1935 al 1939 ha lavorato sui veleni di serpente, sul metabolismo dei tumori, sul meccanismo di azione del lisozima e sull’invenzione e lo sviluppo di metodi per la microanalisi biochimica. Nel 1939 iniziò, con H. W. (ora Sir Howard) Florey, uno studio sistematico delle sostanze antibatteriche prodotte dai microrganismi. Questo portò al suo lavoro più noto, la reinvestigazione della penicillina, che era stata descritta da Sir Alexander Fleming nove anni prima, e alla scoperta della sua azione chemioterapica. In seguito lavorò all’isolamento e all’elucidazione della struttura chimica della penicillina e di altri antibiotici naturali. Dal 1948 i suoi argomenti di ricerca hanno incluso il rapporto carboidrati-amminoacidi nel tessuto nervoso, uno studio del modo di azione dell’insulina, la tecnologia della fermentazione, l’acido 6-aminopenicillanico e le penicilline stabili alla penicillina, la produzione di acido lisergico in coltura sommersa e l’isolamento di nuovi metaboliti fungini.
Il professor Chain è autore o coautore di molti articoli scientifici e collaboratore di importanti monografie su penicillina e antibiotici. Nel 1946 ha ricevuto la medaglia d’argento Berzelius della Società Medica Svedese, la medaglia Pasteur dell’Istituto Pasteur e della Societé de Chimie Biologique, e un premio dell’Harmsworth Memorial Fund. Nel 1954 gli fu assegnato il Paul Ehrlich Centenary Prize; nel 1957 la Gold Medal for Therapeutics della Worshipful Society of Apothecaries di Londra; e nel 1962 la Marotta Medal della Società Chimica Italiana. È stato eletto Fellow della Royal Society nel 1949. Possiede lauree honoris causa delle Università di Liegi, Bordeaux, Torino, Parigi, La Plata, Cordoba, Brasile, e Montevideo, ed è membro o fellow di molte società colte in diversi paesi: Queste includono la Societé Philomatique, Parigi; la New York Academy of Medicine; l’Accademia dei Lincei e l’Accademia dei XL, Roma; l’Académie de Médicine, Académie des Sciences, Parigi; la Real Academia de Ciencias, Madrid; il Weizmann Institute of Science, Rehovoth, Israele; il National Institute of Sciences, India; la Società Chimica Italiana; la Finnish Biochemical Society.
È Comandante della Légion d’Honneur e Grande Ufficiale al Merito della Repubblica Italiana.
Il professor Chain ha sposato la dottoressa Anne Beloff nel 1948. Hanno due figli, Benjamin e Daniel, e una figlia, Judith. La musica è uno dei suoi svaghi.