Paul Ehrlich est né le 14 mars 1854 à Strehlen, en Allemagne. Déjà en tant qu’élève et étudiant en médecine, il s’intéressait à la coloration des substances tissulaires microscopiques. Dans sa thèse à l’université de Leipzig, il reprend le sujet (« Beiträge zur Theorie und Praxis der histologischen Färbung »). Après sa formation clinique et son habilitation (« Das Sauerstoffbedürfnis des Organismus ») à la Charité de Berlin en 1887, il reçoit un appel de Robert Koch pour rejoindre l’Institut des maladies infectieuses de Berlin (1891).
Paul Ehrlich a vaincu la maladie de la tuberculose, dont il avait été infecté en Égypte. Par la suite, il a travaillé avec son ami Emil Adolf von Behring pour contribuer au développement du sérum contre la diphtérie qui aiderait contre de telles maladies respiratoires.
Ces travaux ont été des inspirations pour sa célèbre théorie des chaînes latérales (Seitenkettentheorie) de 1897. Cette théorie expliquait les effets du sérum et permettait de mesurer la quantité d’antigène. En 1896, Ehrlich devient le directeur du tout nouvel Institut royal de recherche et d’examen des sérums (Königlichen Instituts für Serumforschung und Serumprüfung) à Steglitz (Berlin). Il y poursuit ses travaux sur l’immunologie et les hémolysines ; ces études débouchent sur sa théorie de l’immunité par les chaînes latérales. En 1899, l’institut est transféré à Francfort-sur-le-Main et devient l’Institut de thérapie expérimentale (Institut für experimentelle Therapie). Ehrlich y mène des recherches sur la chimiothérapie et les maladies infectieuses. En 1904, Ehrlich devient professeur honoraire de l’université de Göttingen.
Paul Ehrlich reçoit le prix Nobel de médecine avec Elie Metschnikoff en 1908 pour leurs recherches sur l’immunité. En 1906, il a découvert la formule structurelle de l’atoxyl, un composé chimique qui s’était révélé capable de traiter la maladie du sommeil. Suite à cette découverte, il tente de créer une version moins toxique du médicament. En 1909, il met au point avec son élève Sahachiro Hata le Salvarsan, un médicament contre la maladie du sommeil, la syphilis et d’autres maladies épidémiques.
Il a été honoré par le gouvernement prussien en 1911, lorsqu’il a été élu au plus haut rang d’excellence du Conseil médical privé. Quelques années plus tard, Ehrilch meurt le 20 août 1915, à l’âge de 61 ans.
Sa vie est dépeinte dans le film The Magic Bullet, qui se concentrait sur le Salvarsan® (arsphénamine, « composé 606 »), son remède contre la syphilis. Ses travaux ont fait prendre conscience de l’existence de la barrière hémato-encéphalique, une barrière physique entre les vaisseaux sanguins du système nerveux central.
Le concept de « balle magique » vient de l’expérience des chimistes allemands du 19ème siècle avec la coloration sélective des tissus pour l’examen histologique, et en particulier, la coloration sélective des bactéries (Ehrlich était un chimiste histologiste exceptionnellement doué, et a inventé la technique précurseur de la coloration de Gram des bactéries). Ehrlich s’est dit que s’il était possible de fabriquer un composé ciblant sélectivement un organisme pathogène, il serait alors possible d’administrer une toxine pour cet organisme en même temps que l’agent de sélectivité. Ainsi, une balle magique serait créée qui ne tuerait que l’organisme ciblé.