Эрнст Волльвебер родился в семье шахтёра, но по стопам отца не пошёл, стал моряком, хотя тоже имел дело с углём — был кочегаром имперского линкора «Гельголанд». В день своего двадцатилетия, 28 октября 1918 года, он поднял на нём красный флаг и стал вожаком восстания моряков, которое знаменовало начало германской революции и падение империи кайзера Вильгельма. Возглавил группу повстанцев, которая штурмом взяла ратушу в Бремене.
Вступив в коммунистическую партию, Эрнст мечтал попасть в Москву. С группой товарищей по партии завербовался матросом на траулер, а когда судно вышло в море, они захватили его, арестовали капитана и взяли курс на Мурманск. Оттуда Эрнст направился в Москву, где был принят руководителем Коминтерна Зиновьевым и даже представлен Ленину.
В 1922 году Волльвебер был делегатом IV съезда Коминтерна от компартии Германии. Вернувшись, занял пост председателя Интернационала портов и доков — важной структуры Коминтерна, так как она располагала уникальной системой межконтинентальных связей.
В сентябре 1923 года Эрнст занимался подготовкой вооружённого восстания в Германии, которое, начавшись в Гамбурге, не получило поддержки в стране и было разгромлено. Какое-то время провёл в заключении, но уже в 1928 году был избран членом ландтага Пруссии и создал Международный союз моряков (МСМ).
Это была мощная организация, имевшая свои отделения в двадцати двух странах и пятнадцати английских и французских колониях. Его деятельность субсидировалась Коминтерном, так как МСМ выполнял особые задания: он мог помешать перевозке войск и грузов в случае интервенции против СССР, в каждом крупном порту имел сеть агентов и курьеров, которые широко использовались советской разведкой, кроме того, специально подготовленные члены Союза могли совершать диверсии на судах и в портах.
К началу 1930-х годов люди Волльвебера провели несколько крупных диверсий на судах, перевозивших войска и вооружение в колонии, где шла национально-освободительная борьба, и в Маньчжурию, захват которой начали японцы. Надо, однако, заметить, что на Волльвебера «списывались» и многие другие суда, погибшие в эти годы по разным причинам. Во всяком случае, несмотря на все усилия западных спецслужб, найти виновников так и не удалось, хотя, как писали газеты того времени, «следы вели к Волльвеберу и его МСМ» или, как его ещё называли, к «Лиге Волльвебера».
В 1932 году Волльвебер стал депутатом рейхстага, но ненадолго. С приходом Гитлера к власти Эрнст ушёл в подполье. Он был одним из первых в ряду лиц, разыскиваемых нацистскими спецслужбами. Ему пришлось бежать в Данию. Там он организовал крупный подпольный антифашистский разведывательно-диверсионный центр, откуда руководил своими людьми, работавшими в портах всего мира. Точной информацией о том, чем занимались люди Волльвебера в эти годы, мы не располагаем. Фантастические слухи о количестве подожжённых или потопленных его агентами судов будоражили общественное мнение, но были далеки от истины. Один источник называет цифру четыреста кораблей, другой — до двух десятков.
Клубы «Лиги Волльвебера» являлись по существу его резидентурами. Здесь планировались операции, изготавливались мины, подделывались паспорта, инструктировались агенты. Кроме того, они использовались в качестве почтовых ящиков для связников советской разведки.
Штаб Волльвебера состоял из двадцати пяти человек, подобранных им лично. Среди них были немцы, датчане, шведы, голландцы, бельгийцы, французы, англичанин.
В 1936 году, с началом гражданской войны в Испании, «Лига Волльвебера» значительно активизировала свою деятельность. Большое количество кораблей, перевозивших грузы для армии Франко, было подожжено или повреждено.
Волльвебер, человек большого мужества, не раз приезжал в Германию, где ему грозила смертельная опасность. Однажды он оказался в ловушке, из которой чудом вырвался. Двенадцать его сотрудников были арестованы и повешены. Несмотря на этот провал, Волльвебер сумел наладить работу своей резидентуры в Германии, которая продолжала действовать до начала Второй мировой войны и позже. Одним из доказательств этого служит взрыв гитлеровского военно-транспортного судна «Марион», перевозившего две (по другим данным четыре) тысячи солдат, из которых спаслись лишь единицы.
Сеть Волльвебера действовала практически независимо, в условиях строжайшей конспирации. Только один человек знал детали операции, которые он готовил. Легенды агентуры были продуманы до мелочей, каждый агент знал не более двух человек. Письменные отчёты не составлялись. Связные ничего не знали ни о Волльвебере, ни о его ближайшем окружении. В целях конспирации он порвал связи практически со всеми разведывательными группами советской разведки.
Весной 1940 года гитлеровцы оккупировали Данию. Многие члены организации Волльвебера, находившиеся в Копенгагене, были арестованы немцами.
Ещё до оккупации Норвегии Волльвебер имел надёжную базу и там. Именно туда для встречи с «Антоном» (такова была его кличка) выезжала заместитель резидента советской разведки в Хельсинки Зоя Ивановна Воскресенская-Рыбкина.
После оккупации немцами Норвегии Волльвеберу удалось перебраться в Швецию, где он продолжил диверсионную деятельность против фашистских кораблей. Не случайно Гейдрих назвал «Лигу Волльвебера» «коммунистической террористической организацией, действовавшей по всей Европе». Она была виновна в авариях на шестнадцати немецких, трёх итальянских и одном японском судне. Два из упомянутых судов были уничтожены полностью, в остальных случаях ущерб оказался меньше.
Группы Волльвебера действовали в Гамбурге, Бремене, Данциге, Роттердаме, Амстердаме, Копенгагене, Осло, Риге и Таллине. Взрывчатка поступала из района добычи железной руды в Швеции.
Имеются неопровержимые доказательства того, что после нападения Германии на Советский Союз в июне 1941 года некоторые группы Волльвебера были связаны с коммунистической частью движения Сопротивления во Франции и других странах и внесли немалый вклад в общее дело борьбы с фашизмом.
Гестаповцы узнали, что Волльвебер находится в Швеции, и потребовали его выдачи. К этому времени Эрнст за нелегальное пребывание в стране был на какое-то время посажен в тюрьму. Резидент советской разведки «Кин» (Рыбкин, муж Зои Воскресенской-Рыбкиной) добился разрешения на свидание с ним и посоветовал ему «признаться» в шпионской деятельности против Швеции. «Об остальном мы позаботимся сами», — добавил «Кин». «Антон» последовал этому совету и признался, что занимался шпионажем в Швеции в пользу советской разведки. Тем временем в Москве оформились документы на предоставление Волльвеберу советского гражданства.
Переговоры со шведами закончились тем, что те отказались выдать его немцам, мотивировав свой отказ так: он должен быть судим по шведским законам. Война близилась к концу, шведы уже не боялись Германии…
Ещё до окончания войны, так и не дождавшись суда, Волльвебер был освобождён из тюрьмы и выехал в СССР. В Берлин он вступил вместе с советскими войсками.
После войны Волльвебер был назначен министром транспорта ГДР, а в июле 1953 года — министром государственной безопасности.
Западная пресса снова принялась обвинять Волльвебера во всех бедах (аварии, пожары и пр.), случавшихся с судами западных стран, особенно во время корейской войны 1950–1953 года, однако никаких доказательств этого приведено не было.
В 1956–1957 годах Волльвебер неоднократно выступал против политики Вальтера Ульбрихта, в частности, по венгерскому вопросу. В результате в ноябре 1957 года его освободили от должности министра внутренних дел, а в феврале 1958 года «по состоянию здоровья» вывели из состава ЦК и отправили на пенсию.
Скончался Эрнст Волльвебер 3 мая 1967 года в Восточном Берлине.