Эрнст Кальтенбруннер родился 4 октября 1903 года в городе  Рид-им-Иннкрайс, Австрия. Вырос в семье юриста Гуго Кальтенбруннера. Учился в университете в Грац, сначала на химическом факультете, затем на юридическом. В 1926 году получил степень доктора юриспруденции.

С 1926 года занимался юридической практикой в городе Линц, затем вступил в австрийскую Национал-социалистическую немецкую рабочую партию в октябре 1930 года. В августе следующего года вошел в состав СС.

За нацистскую деятельность Кальтенбруннера арестовали власти Австрии, находился под стражей с января по апрель 1934 года. В мае следующего года вновь арестован по подозрению в государственной измене. Однако приговорен только к шести месяцам тюремного заключения и к запрету занятия юридической практикой. Впоследствии за аресты удостоен ордена Крови.

В 1934 году принимал участие в путче. После присоединения Австрии к Германии в 1938 году сделал карьеру в органах гестапо: отвечал за концентрационные лагеря.

В 1943 году 30 января сменил убитого в чешском городе Прага Рейнхарда Гейдриха на посту начальника Главного управления имперской безопасности.

Эрнста Кальтенбруннера в конце Второй мировой войны арестовали на территории Австрии. Затем предстал перед Международным военным трибуналом в городе Нюрнберг, Германия, приговорившего его к смертной казни через повешение за преступления против мирного населения и военнопленных. В 1946 году 16 октября приговор привели в исполнение. 

Кальтенбруннер отмечен шевроном старого бойца, медалью «В память 13 марта 1938 года», «В память 1 октября 1938 года» со шпангой «Пражский замок», золотым знаком НСДАП, орденом крови, медалями за выслугу лет в НСДАП в бронзе и серебре.

Награжден Немецким крестом в серебре, крестом военных заслуг I и II класса с мечами, золотым Рыцарским крестом Военных заслуг, кольцом «Мертвая голова» и Почетной саблей рейхсфюрера СС.