Nobelova cena za fyziologii nebo lékařství 1945 za objev penicilinu a jeho léčebný účinek při různých infekčních onemocněních, o kterou se podělil se sirem Alexandrem Flemingem a sirem Howardem Walterem Floreym.
Ernst Chain se narodil v roce 1906 v Berlíně, kde jeho otec založil chemickou továrnu. S tímto zázemím nepřekvapí, že vystudoval chemii a fyziologii na Friedrich-Wilhelmově univerzitě a získal titul D.Phil. (o optické specifitě esteráz) v Ústavu patologie nemocnice Charité. Tato raná kariéra ho přivedla do kontaktu s velikány jako Walther Nernst, Max Planck, Otto Hahn a Otto Warburg, což je panteon, který svědčí o úžasném německém vědeckém talentu 20. a 30. let 20. století.
V téže době se Chain stal dostatečně schopným klavíristou, aby mohl veřejně koncertovat. Nějakou dobu byl hudebním kritikem berlínského večerníku Welt am Abend a vážně uvažoval o hudební kariéře.
Chainova rodina byla židovského původu a po nástupu Hitlera k moci neztrácel čas a hledal útočiště v Anglii. Jeho otec zemřel, když mu bylo třináct let. Jeho matka a sestra zůstaly v Berlíně, aby zahynuly v koncentračním táboře.
Chainovo první místo v Anglii bylo v nemocnici University College Hospital, ale protože na něj tamní vybavení neudělalo dojem, rychle přešel na katedru biochemie v Cambridgi, přestože ho Norman Pirie varoval, že tam je to ještě horší! Přesto dokončil doktorát o acidobazických vlastnostech fosfolipidů lecitinu a cefalinu pod vedením Fredericka Gowlanda Hopkinse, kterého velmi obdivoval.
V roce 1935 se Howard Florey stal profesorem patologie v Oxfordu a v září 1935 k němu Chain nastoupil do nové školy Sira Williama Dunna. Chainova obecná oblast výzkumu vždy spočívala v enzymologii a Florey mu navrhl, aby se zabýval působením lysozymu, bakteriolytického enzymu, který v roce 1920 identifikoval Alexander Fleming. Při práci na tomto enzymu Chain narazil na Flemingův článek o penicilinu z houby Penicillium notatum. Dřívější pokusy o purifikaci penicilinu v roce 1932 selhaly, ale Florey a Chain se shodli, že nyní dozrál čas na důkladné zkoumání antimikrobiálních látek, a tak Chain v zimě 1938-1939 zahájil pokusy s penicilinem.
Vztah mezi těmito dvěma muži nebyl pověstně bez třecích ploch, ale oba se shodují v tom, že rozhodnutí pracovat na penicilinu bylo vedeno biochemickou zvědavostí a vůbec ne možností klinického přínosu. Florey poznamenal: „Lidé si někdy myslí, že já a ostatní jsme pracovali na penicilinu, protože nás zajímalo utrpení lidstva. Nemyslím si, že by nám někdy přišlo na mysl trpící lidstvo. Bylo to zajímavé vědecké cvičení, a protože to mělo nějaký užitek v medicíně, je to velmi potěšující, ale to nebyl důvod, proč jsme na tom začali pracovat.“
V té době Floreyho skupinu posílil příchod, rovněž z Cambridge, geniálního Normana Heatleyho. Byl to právě Heatley, kdo vymyslel techniku zpětné extrakce pro účinné čištění penicilinu ve velkém, při níž byla účinná látka penicilinu převedena zpět do vody změnou její kyselosti.
Kritický experiment přišel v květnu 1940 (Heatleyho deník jej zaznamenává v sobotu 25. května 1940 v 11 hodin dopoledne), kdy bylo osm myší systémově infikováno intraperitoneální injekcí smrtelné dávky Streptococcus pyogenes. O hodinu později byly čtyřem myším podány podkožní injekce penicilinu. Ráno byly neléčené myši mrtvé. Ty, kterým byl podán penicilin, byly v pořádku a přežívaly několik dní až týdnů. Podle anekdotického vyprávění, když Chain přijel a uviděl živé myši, nadšeně tančil.
To vedlo k velkovýrobě čistého penicilinu a vyřešení jeho chemického složení. Tato práce byla tak významná, že je dnes téměř bezvýznamnou poznámkou pod čarou, že za vyřešení mechanismu účinku penicilinu se Ernst Chain a Howard Florey v roce 1945 podělili s Alexandrem Flemingem o Nobelovu cenu za fyziologii nebo lékařství.