Ernst war der zweite Sohn von Johann Casimir, Herzog von Saxe-Coburg, und seiner Frau, Prinzessin Margaret aus Brunswick-Lüneburg. Ernst war Mitglied der Ernestine-Niederlassung des Hauses von Wettin, das über verschiedene Gebiete in Thüringia entschied.
Ernst erhielt eine umfassende Ausbildung in verschiedenen Fächern, einschließlich Geschichte, Philosophie und Theologie. Er entwickelte auch ein starkes Interesse an Musik und war selbst ein erfahrener Komponist. 1630, nach dem Tod seines älteren Bruders, erbte Ernst das Herzogtum Saxe-Gotha von seinem Vater, während sein jüngerer Bruder das Herzogtum Saxe-Altenburg erbte.
Als Herrscher führte Ernst eine Reihe von Reformen durch, die die Regierungsführung und die wirtschaftliche Situation seines Herzogtums verbesserten. Er unterstützte auch die Kunst und Wissenschaften und gründete ein Gerichtsorchester, zu dem renommierte Musiker wie Johann Sebastian Bach und Georg Philipp Telemann gehörten.
Ernst war bekannt für seine Frömmigkeit und Hingabe an den lutherischen Glauben und er war aktiv in kirchliche Angelegenheiten verwickelt. Er hatte auch ein starkes Interesse an Alchemie und unterstützte Alchemisten in seinem Hof.
Ernst starb am 26. März 1675 in Gotha. Er wurde von seinem Sohn Friedrich der Erste abgelöst.