בשנת 1605 מת אביו יוהאן השני, דוכס סקסוניה-ויימאר, ויוהאן ארנסט עלה לשלטון במקומו. בשנת 1608 החל יוהאן ארנסט ללמוד באוניברסיטת ינה, ובשנת 1613 יצא לטיול עם אחיו בצרפת, בריטניה והולנד. בשנת 1617 במהלך הלווייתה של אמו, הקים יוהאן ארנסט את האגודה מניבת הפירות (Fruchtbringende Gesellschaft). עם פרוץ מלחמת שלושים השנים הצטרף יוהאן ארנסט לפרוטסטנטים, ואף השתתף בקרב ההר הלבן. בשנת 1620 מונה אחיו וילהלם, דוכס סקסוניה-ויימאר לעוצר במקומו, ולאחר שיוהאן ארנסט סירב לחזור ולהישבע אמונים לקיסר, איבד את חזקתו על הדוכסות. לאחר מכן לחם יוהאן ארנסט נגד בית הבסבורג בהולנד ובווסטפאליה כחלק מהצבא הדני. בשנת 1626 יצא יוהאן ארנסט להילחם עבור ארנסט פון מנספלד, ונהרג במהלך קרב בהונגריה.