Родился 6 мая 1880 года в Ашаффенбурге в семье инженера-химика Эрнста Кирхера. В 1901 году окончил гимназию в Хемнице. Потом учился на факультете архитектуры Высшей технической школы в Дрездене, посещал Учебно-экспериментальную мастерскую свободного и прикладного искусства в Мюнхене. В это время он познакомился с Блёйлем. В 1903—1904 годах учился в художественной школе фон Дебшица и Обриста в Мюнхене, затем продолжил изучения архитектуры в Дрездене. В 1905 году получил диплом архитектора.
В 1905 году он вместе с Блёйлем, Эрихом Хеккелем и Карлом Шмидт-Ротлуфом образует группу «Мост» (Die Br?cke), с которой началось становление немецкого экспрессионизма. 7 июня считается днем основания группы. Позднее к ней присоединились Василий Кандинский, Август Маке, Алексей фон Явленский. Название было предложено Хеккелем, идеологом группы стал Кирхнер.
В 1906 году Кирхнер пишет программу группы. Летом 1907 года вместе с Максом Пехштейном едет в Гоппельн возле Дрездена, где много рисует. В 1908 году работает на острове Фемарн. В 1909—1911 годах ездит рисовать на Морицбургские пруды.
В 1910—1911 —годах состоит в группе художников «Новый сецессион». В октябре 1911 года переезжает в Берлин, знакомится с Эрной Шиллинг, впоследствии ставшей гражданской женой Кирхнера. Тогда же основывает с Максом Пехштейном институт «МИУМ» (современного преподавания в живописи).
В 1913 написанная Кирхнером «Хроника художественной группы „Мост“» приводит к распаду группы.
В 1914 году участвует в художественной выставке в Кёльне, с началом Первой мировой войны уходит добровольцем на фронт. В 1915 был комиссован из армии по болезни лёгких, направлен на лечение в санаторий в Кёнигштейне. В 1917 переезжает на жительство и лечение в Швейцарию, живёт в Штафельальпе возле Давоса, до октября 1918 года лечение в санатории в Кройцлингене. 1922 стал началом совместной работы с Лизой Гуйер.
В 1923 переезжает в Вильдбоден, где делает большую выставку работ в Базеле. В это время работает над иллюстрациями к книге поэта Георга Гейма «Umbra Vitae». В 1925/26 совершает большое путешествие по Германии (Франкфурт-на-Майне, Хемниц, Дрезден, Берлин). В 1929 году едет в Эссен, Берлин и Франкфурт-на-Майне. В 1933 году делает большую выставку в Берне. В 1937 художник был причислен нацистами к представителям «дегенеративного искусства», 639 его работ были удалены из немецких музеев.
В 1938, измученный болезнью и пристрастившийся к наркотикам, художник совершает самоубийство, его гражданская жена Эрна Шиллинг получает разрешение до самой смерти (2 октября 1945 г.) носить фамилию Кирхнер.
Кирхнер первый из участников «Моста» определил новый образ цветов, линий и плоскостей, их тяготение друг к другу в экспрессионистском понимании. Картины, по его мнению, суть не просто изображения определенных предметов, а самостоятельные существа из линий и красок, которые похожи на их прототипы настолько, чтобы сохранялся ключ к пониманию изображенного. По-другому Кирхнер понимал и природу: под природой он понимал все, что можно увидеть или ощутить, в том числе и то, что создал сам человек.
На творчество Эрнста Людвига оказала влияние не только живопись Ван Гога, но и анализ более старого искусства (гравюры Альбрехта Дюрера) вплоть до народного примитивизма (искусство народов Африки).
В живописи Кирхнера характерна некоторая «смазанность» женских фигур и удлиненные пропорции («Улица с красной кокоткой», 1914). Художник попробовал себя и в деревянной скульптуре.
Он распространял новые идеи не только в рамках группы «Мост», но и публиковал статьи об импрессионизме в прессе.
Художник переезжает в Берлин, что отражается на характере творчества группы. После издания Хроники «Моста» и распада группы художник продолжил работать самостоятельно. Главной картиной того времени была «Уличная сцена в Берлине». Цвета резки и диссонируют друг с другом. Создается впечатление, что мазки нанесены как будто в лихорадке, и это придает картине тревожные ноты.
Пребывание в армии, куда Кирхнер пошел добровольцем, тяжело сказалось на его психике, результат чего выплеснулся в «Автопортрет в солдатской форме». Переехав в Швейцарию предметом интереса становятся главным образом альпийские пейзажи.
На протяжении 1920-х годов творчество Кирхнера развивалось в направлении абстракционизма.
В 1933 году к власти пришли нацисты. Художник был причислен к дегенеративному искусству. В такой трагической обстановке самоубийством закончилась его жизнь.