Ernest Grunwald wuchs in einer jüdischen bürgerlichen Familie in Wuppertal auf. Nach den Novemberpogromen 1938 und einer kurzzeitigen Inhaftierung seines Vaters verließ die Familie Deutschland und emigrierte in die USA, wo sie sich 1939 in Los Angeles niederließ. Grunwald studierte nach seinem Schulabschluss an der University of California (UCLA) in Los Angeles. 1944 machte er den Bachelor-Abschluss sowohl in Chemie als auch in Physik. Anschließend arbeitete er in der Forschungsgruppe von Saul Winstein an der UCLA über die Solvolyse. 1947 wurde er bei Winstein mit der Schrift "Solvolytic Substitution in the Presence of Neighboring Groups" promoviert. In der Zusammenarbeit mit Winstein entstanden mehrere Veröffentlichungen. Nach einer kurzzeitigen Anstellung als Instructor bei der UCLA ging er in die Industrie zur Portland Cement Company. Nach einem einjährigen Studienaufenthalt an der Columbia University wechselte er 1949 an das Chemistry Department der Florida State University, wo er bis 1961 blieb. Von 1961 bis 1964 war er bei den Bell Laboratories tätig, bevor er an die Brandeis University in Waltham, Massachusetts ging, wo er einen Lehrstuhl für Chemie erhielt und bis zu seiner Emeritierung 1989 tätig war.