Константин Эрнст родился 6 февраля 1961 года в Москве. Отец — Лев Константинович Эрнст (8 января 1929 — 26 апреля 2012), советский учёный-биолог, доктор сельскохозяйственных наук, академик ВАСХНИЛ (1975), вице-президент Российской академии сельскохозяйственных наук (РАСХН) (1992—2012), занимался генетикой, биотехнологией, селекцией сельскохозяйственных животных, а также вопросами клонирования. Мать — Светлана Ниловна Голевинова, экономист.
Детство и юные годы Константин провёл в Ленинграде, где его отец работал по назначению руководителем нового научного центра.
В 1978 году окончил среднюю общеобразовательную школу № 35 на Васильевском острове в Ленинграде. В этой же школе училась Таня Савичева (23 января 1930 — 1 июля 1944), которая во время военной блокады Ленинграда вела дневник, ставший одним из скорбных символов Великой Отечественной войны (1941—1945).
В 1983 году окончил зооинженерный факультет РГАУ МСХА имени К. А. Тимирязева.
В 1983 году окончил биолого-почвенный факультет Ленинградского государственного университета имени А. А. Жданова.
Получив высшее образование, работал в научно-исследовательских институтах (НИИ), занимался генной инженерией. Был секретарём комитета комсомола одного из НИИ.
Кандидат биологических наук (1986). В возрасте двадцати пяти лет защитил диссертацию по биохимии на тему «Динамика созревания мессенджер-РНК при созревании ооцитов млекопитающих in vitro», после чего получил предложение престижной двухлетней стажировки в Кэмбриджском университете (Великобритания), от которого отказался.
К этому моменту Эрнст уже думал об окончании академической карьеры, чтобы реализовать детскую мечту о работе в кинематографе, поэтому подал заявление об уходе и вскоре вернулся в Москву. Новым местом его работы стало творческое производственное объединение «Видеофильм», первой большой работой в качестве режиссера и продюсера — документальная кинолента «Радио тишины» (1988), посвящённая концерту группы «Аквариум» и Дэйва Стюарта из Eurythmics в рамках презентации первого американского альбома Бориса Гребенщикова Radio Silence.
