Ernest Rutherford nasceu em Spring Grove (atual Brightwater), na Nova Zelândia, em 1871. Seu pai, de nome James Rutherford, era um mecânico nascido na Escócia, e sua mãe, Martha Thompson, era professora de inglês.
Rutherford estudou em escolas públicas e, aos 16 anos, entrou em Nelson Collegiate School. No ano de 1893, se graduou em Matemática e Ciências Físicas na Universidade da Nova Zelândia.
Após isso, ele ingressou no Trinity College, localizado em Cambridge, como estudante do laboratório de Cavendish, que contava com a coordenação de J. J. Thomson (1856 - 1940). Juntamente com o Frederick Soddy (1877 - 1956), estudou as radiações emitidas pelo Urânio e, em 1902, conseguem distinguir os raios alfa e beta.
Em 1898, foi nomeado como professor de Física na Universidade McGill, em Montreal, e em 1907 na Universidade Victoria, em Manchester. Um ano depois, em 1908, recebeu o Nobel de Química, mesmo sendo Físico, por seus estudos sobre a desintegração dos elementos e a química das substâncias radioativas.
Em Manchester, junto com Hans Geiger (1882 - 1945) e Thomas Royds (1884 - 1955), fez um estudo da radiação alfa, mostrando que as partículas alfas eram átomos de hélio ionizados.
Em 1909, Ernest Rutherford realizou seu trabalho mais famoso. Hans Geiger e Ernest Marsden (1889 - 1970) realizaram o experimento da folha de ouro sob supervisão de Rutherford.
Rutherford bombardeou uma fina folha de ouro com partículas alfa e observou partículas alfas refletidas com ângulos muito grandes. O modelo atômico da época não explicava essas reflexões.
Depois de observar isso, Rutherford disse: “... o evento mais incrível que aconteceu comigo em toda a minha vida. Foi quase tão incrível quanto se você atirasse um projétil de 15 polegadas num lenço de papel e ele ricocheteasse de volta e o atingisse”.
Para explicar o fenômeno que aconteceu em seu experimento, em 1911, Rutherford formulou um novo modelo atômico, em que o átomo é composto por um núcleo muito pequeno com carga positiva em quase toda a massa, e com cargas negativas (elétrons) orbitando ao seu redor.
Em 1919, Rutherford assumiu a direção do laboratório de Cavendish, em Cambridge, e também se tornou a primeira pessoa a transmutar um elemento em outro. Ele fez isso bombardeando nitrogênio puro com radiação alfa e, assim, converteu nitrogênio em oxigênio.
Rutherford também postulou em 1920 que o núcleo de hidrogênio seria uma partícula fundamental, e denominou de próton. Após isso, Rutherford coordenou o Laboratório Cavendish até sua morte.
Ernest Rutherford morreu em 19 de outubro de 1937, em Cambridge, enquanto aguardava uma cirurgia de hérnia umbilical.