Benoît Jean Paul Ernest Chantre est né le 13 janvier 1843 à La Guillotière (Rhône). Fils d'un courtier de commerce, il est licencié en Sciences à la faculté de Lyon quand il se passionne pour la préhistoire, et pour les différents sites archéologiques dans la région du Rhône. Il mène des recherches sur les âges du Bronze et du Fer, et sur les origines de la métallurgie dans sa région natale et dans les stations lacustres helvétiques. Sous l'influence du professeur Broca, il se dirige vers une étude anthropologique plus large, et propose dans les années 1870 le terme de « paléo-ethnologie » afin de tendre à une compréhension plus globale de l'évolution de l'humanité. Au début de l'année 1870, il est nommé correspondant de la Commission de Topographie des Gaules (CTG), pour le département du Rhône. Il publie en 1871 son premier ouvrage scientifique, Les Palafittes ou constructions lacustres du lac de Paladru (station des Grands-Roseaux), à la suite d'une mission de fouilles officielles de la CTG, et dont il livre les résultats archéologiques au musée des Antiquités nationales. En 1873, il devient co-éditeur avec son ami Émile Cartailhac de la revue Matériaux pour l'histoire primitive et naturelle de l'Homme, fondée par Gabriel de Mortillet en 1864. Jusqu'en 1888, il participe à la publication de quinze volumes de la revue. Ses premiers pas dans l'édition permettent de l'ancrer durablement dans le paysage scientifique de l'archéologie préhistorique. Il est élu secrétaire aux différents congrès internationaux d'anthropologie et d'archéologie préhistorique : à Copenhague en 1869, à Bologne en 1871, à Stockholm en 1874 ou encore à Budapest en 1876. Cette reconnaissance à l'échelle européenne est simultanée à son insertion dans le paysage scientifique lyonnais.
Alors qu'il est devenu attaché au Muséum d'Histoire naturelle de Lyon (MHNL) en 1871, il en devient sous-directeur en 1877, et ce jusqu'en 1910. Il marque la ville de Lyon par l'implantation de la discipline anthropologique, encore nouvelle dans cette région. Il crée au MHNL en 1874 un « Laboratoire d'anthropologie », le premier de la ville grâce au soutien financier de ses collègues de l'Association française pour l'Avancement des Sciences (AFAS) ainsi qu'à l'enthousiasme de Paul Broca pour ses projets scientifiques. Puis, il propose d'offrir à la municipalité lyonnaise sa collection personnelle, à la condition d'ouvrir une galerie dédiée spécifiquement aux sciences anthropologiques. Lors de son inauguration en 1878, Broca propose dans son discours d'invité d'honneur d'intégrer un enseignement public de l'anthropologie. La ville de Lyon fait alors entrer la discipline dans les cours municipaux, et en confie la responsabilité à Ernest Chantre. Cet engouement populaire connaît des réserves dans le monde universitaire lyonnais. L'anthropologie n'entre pas dans les programmes de la faculté. Jules Ferry, alors ministre de l'Instruction publique et sûrement convaincu par Paul Broca, organise officiellement l'enseignement de l'Anthropologie qui est finalement intégrée à la faculté des Sciences. Le nouveau poste est alors confié à Ernest Chantre en 1881. Onze ans plus tard, l'anthropologie est rattachée à la chaire de géologie, et devient l'ethnologie. En 1901, sa place dans les cursus universitaires est enfin reconnue : le doyen de la faculté des Sciences rend la discipline obligatoire pour la licence en Sciences, au même titre que la stratigraphie et la paléontologie, et c'est à Ernest Chantre de s'occuper de ce cours jusqu'en 1908. Enfin, il est reconnu officiellement par les instances scientifiques et universitaires en 1901, lorsqu'il devient docteur ès Sciences naturelles, à l'université de Lyon.
Fort de ces réussites sur les programmes universitaires de Sciences, Ernest Chantre fonde dans les années 1880 une Société d'Anthropologie lyonnaise, sur le modèle parisien de Paul Broca de 1859. Il est nommé secrétaire général de la société tandis que le Dr Paulet, professeur de la faculté de Médecine en devient le président. Avec cette société anthropologique, les savants tendent à une étude exhaustive de l'Homme, et de son évolution à divers points de vue. Ils intègrent ainsi la biologie, la zoologie, l'ethnographie et l'ethnologie, et jouent sur l'interdisciplinarité, notamment avec la linguistique, la géographie et surtout l'archéologie. Un bulletin annuel est publié, auquel participe activement Ernest Chantre, comme secrétaire mais aussi et surtout comme chercheur.
Ses activités dans la Société d'Anthropologie de Lyon s'intègrent dans un réseau de sociétés et d'associations régionale et nationales. Il est l'un des membres fondateurs de la Société géographique de Lyon en 1873, ou encore un membre de la Société linéenne de Lyon et devient son président d'honneur en 1922. Il intègre l'Académie des sciences, des belles-lettres et des arts de Lyon comme membre en 1872, puis le Comité des travaux historiques et scientifiques comme membre non-résident de 1891 à 1922. À cette dernière date, il devient membre correspondant de l'Académie des inscriptions et belles-lettres, distinction qui couronne sa carrière.
Ces différentes sociétés et académies lui offrent la possibilité de publier et de se faire connaître : en 1904, il devient l'un des membres fondateurs de la Société préhistorique française, aboutissement d'une longue carrière de recherches sur la préhistoire française, mais aussi européenne. Son parcours scientifique s'incarne certes dans ses publications mais aussi et surtout dans ses dons d'objets archéologiques, résultat de ses fouilles en France et dans le Caucase notamment, à diverses grandes institutions muséales. Outre le MHNL de Lyon, son établissement de prédilection, il entretient de nombreux rapports avec le musée des Antiquités nationales de Saint-Germain-en-Laye auquel il donne de nombreux objets, à titre personnel ou en tant que correspondant de la CTG.
Ernest Chantre est également connu pour sa méthodologie scientifique : il promeut une démarche comparatiste, afin de mettre en place une méthode scientifique universelle. Il participe à partir des années 1870 à la refonte de la cartographie archéologique pour laquelle il soutient en 1874, au congrès d'Anthropologie et de Préhistoire de Stockholm, une Légende internationale pour les cartes préhistoriques, qui est adoptée par les préhistoriens européens. Il met en application cette légende cartographique dédiée à l'archéologie, dans son Atlas des sites archéologiques des différents départements français, qu'il réalise dans les années 1880, alors qu'il est membre de la Sous-commission d'inventaire des monuments mégalithiques et des blocs erratiques de la France et de l'Algérie. Créée en 1879 et présidée par Henri Martin, cette Sous-commission est rattachée à la Commission des monuments historiques. Les dix membres de cette Sous-commission se sont réparti différentes régions de France afin de dresser la liste des monuments mégalithiques ; Ernest Chantre se voit donc confier le groupe « sud-ouest ».
Cependant, Ernest Chantre ne se limite pas aux frontières françaises et toujours dans cette visée universelle de comparaison des cultures préhistoriques, il débute dès les années 1870 une longue série de voyages à l'étranger. Ses nombreuses pérégrinations sont pour la plupart réalisés sur ses deniers personnels, avant de bénéficier ponctuellement des financements et des ordres de missions de la Commission des voyages et des missions du ministère de l'Instruction publique et des Beaux-Arts au début des années 1880. Ernest Chantre parcourt l'Europe, en commençant par la Grèce et la Turquie en 1873. En 1879, il participe au congrès d'Anthropologie en Russie et s'intéresse aux fouilles réalisées dans le Caucase. Il obtient alors du ministère les fonds nécessaires pour retourner deux ans plus tard dans le Caucase et entreprendre des fouilles dans la nécropole de Koban, puis continuer son périple vers l'est, en Transcaucasie, au Kurdistan et en Arménie. En rapportant de nombreux objets (et certaines sépultures de Koban) en France pour le MHNL mais aussi pour le musée des Antiquités nationales, il obtient des lettres de missions de la Commission aux voyages et aux missions, bien qu'il continue de financer lui-même une grande partie de ses déplacements. Il se rend alors en Europe centrale, puis retourne vers l'Est de l'Europe, et se concentre au tout début du XXe siècle sur les terrains égyptiens et nubiens, ainsi que nord-africain. Tous ces voyages et missions donnent lieu à de nombreux articles, dessins et croquis, publiés dans les différentes revues auxquelles il participe, et à des récits plus littéraires écrits par son épouse Bellonie Chantre qui, dès leur mariage en 1886, est de tous ses voyages, non seulement comme secrétaire, mais aussi comme photographe et scientifique.
La chronologie des voyages d'Ernest Chantre révèle que la première partie de ses recherches – des années 1860 à 1880 – se concentre autour du bassin du Rhône, du Dauphiné et de la Suisse. Puis, il élargit ses recherches avec le recensement des différents monuments mégalithiques pour réaliser des statistiques et, à terme un atlas archéologique de la France qui ne sera jamais publié mais donné au musée des Antiquités nationales. Simultanément, il se tourne vers l'Europe centrale et orientale, à la recherche des origines de la métallurgie, grande préoccupation des savants contemporains. En traversant l'Arménie à partir des années 1890, il commence aussi à étudier avec son épouse l'anthropométrie, selon une démarche de comparatisme scientifique.
La fin de sa vie est toutefois marquée par « l'affaire du crâne ». En 1908, cette affaire de plagiat le confronte à son supérieur au MHNL, le directeur Louis Lortet qui jette alors l'opprobre sur les différentes recherches et publications d'Ernest Chantre, et plus particulièrement celles concernant l’Égypte. Il est alors démis de ses fonctions au musée et son poste universitaire est supprimé. Bien qu'il ait obtenu un droit de réponse dans la presse et qu'une partie de la communauté scientifique le soutienne, il est difficile de nier l'ombre que cette affaire a jeté sur la fin de sa carrière, et sur sa postérité. À partir des années 1910 il semble néanmoins organiser sa succession, en donnant notamment au musée des Antiquités nationales une partie de ses travaux sur l'archéologie nationale ainsi qu'une partie de sa bibliothèque personnelle. Il lègue ensuite sa fortune personnelle aux hospices civils de Lyon ; ce qui n'est peut-être pas sans relation avec le fait son épouse était la directrice d'un hôpital dirigé par l'Union des femmes françaises, dont elle était elle-même la présidente à Lyon. Il meurt à Écully (Rhône) le 24 décembre 1924.