Ernst Walther Mayr urodził się w Kempten, w Niemczech jako syn Ottona i Heleny Mayrów 5 lipca 1904 roku.
Od dziecka zainteresowany ornitologią, swą karierę zawodową studiach medycznych na uniwersytecie w Greifswaldzie i uzyskaniu doktoratu z zoologii na Uniwersytecie Berlińskim w wieku 22 lat (1926) rozpoczął wyprawami naukowymi na Nową Gwineę i Wyspy Salomona.
W 1932 roku objął stanowisko kustosza kolekcji ornitologicznej w American Museum of Natural History w Nowym Jorku, a od 1953 roku do emerytury (1975) był profesorem Uniwersytetu Harvarda, piastując katedrę zoologii im. Alexandra Agassiza (a w latach 1961-1970 kierował też tamtejszym Muzeum Zoologii Porównawczej); od 1954 roku członek amerykańskiej Akademii Nauk.
Z żoną Margarete Simon miał dwójkę dzieci.
Zmarł w wieku ponad stu lat, 3 lutego 2005 roku.
Mayr był jednym z współtwórców nowoczesnej teorii ewolucji.
Wraz z amerykańskim paleontologiem Georgem Gaylordem Simpsonem, Theodosiusem Dobzhanskym i innymi naukowcami wypracował neodarwinowską "nową syntezę" integrująca dorobek tradycyjnych biologów organizmalnych, paleontologów czy biogeografów z osiągnięciami genetyki klasycznej.
Zrąb tej teorii, sformułowanej ponad pół wieku temu, pozostał wciąż aktualny, wzbogacany przez postęp szczegółowej wiedzy z różnych dziedzin i stanowi kluczowy zwornik dzisiejszych nauk biologicznych.
Wkład Mayra w rozwój biologii został doceniony m.in. przez uhonorowanie go trzema najbardziej prestiżowymi nagrodami: Nagrodę Balzana w 1983, Japan Prize w 1994 i Nagrodę Crafoorda w 1999.
We wrześniowym numerze Świata Nauki z 2000 r. ukazał się artykuł Mayra "Wpływ Darwina na myśl współczesną".
Jeszcze z okazji setnych urodzin zamieścił w Science esej o XX-wiecznej historii myśli ewolucyjnej, i wydał książkę What Makes Biology Unique? w której przedstawił swoje poglądy na autonomię metodologiczną biologii.
Artykuł z okazji 100 urodzin Mayra w 2004 roku.
Mayr był autorem około 20 książek i ponad 700 artykułów naukowych.
Ważniejsze tytuły jego książek (z pominięciem monografii ornitologicznych) to:
Systematics and the Origin of Species (1942)
Animal Species and Evolution (1963)
Principles of Systematic Zoology (1969)
Populations, Species and Evolution (1970)
Evolution and the Diversity of Life (1976)
The Evolutionary Synthesis (1980, z W. Provine'm)
The Growth of Biological Thought (1982)
Toward a New Philosophy of Biology (1988)
One Long Argument (1991)
To jest biologia. Nauka o świecie ożywionym Prószyński i S-ka 2002 (fragment dostępny online; This Is Biology 1997)
What Evolution Is? (2001)
What Makes Biology Unique? Considerations on the Autonomy of a Scientific Discipline (2004)