Si trasferisce a Vienna dove studia architettura e filosofia all'Accademia di Arti e Scienze. Dopo aver esordito in teatro come attore e aiuto scenografo, inizia a lavorare con il celebre Max Reinhardt che segue anche negli Stati Uniti - qui Ulmer lavorerà per un anno circa come scenografo per Cecil B. De Mille.
Tornato in Europa, Ulmer inizia a collaborare con Friedrich Murnau, nelle vesti di assistente scenografo e assistente alla regia, partecipando a 4 film - tra cui il Faust - prima di seguire Murnau di nuovo negli Stati Uniti. Dopo un breve ritorno in Europa, durante il quale firma con Robert Siodmak, Uomini la domenica, Ulmer si trasferisce definitivamente negli Usa, lavorando come scenografo per la MGM e firmando come regista l'horror The Black Cat per la Universal con la coppia Boris Karloff-Bela Lugosi. La principale preoccupazione di Edgar G. Ulmer tra il 1936 e il 1946 diviene quella di stendere due sceneggiature in un'ora, così da avere un film pronto il venerdì sera ed entrare in lavorazione il lunedì successivo, tanto che che Ulmer tra il '29 e il '69 riesce a realizzare più di 128 lungometraggi di genere, passando da una condizione produttiva all'altra. Dopo una serie iniziale di produzioni di piccolo budget per minoranze ucraine e yiddish, Ulmer si segnala con film come La follia di Barbablù (Bluebeard, 1944), Venere peccatrice(The Strange Woman, 1946, film che ispirò Truffaut per il suo Jules e Jim), e soprattutto con Detour (1946). In seguito Ulmer si dedica al cinema d'avventura con alcune coproduzioni italiane come I pirati di Capri e Antinea, divenendo oggetto di riscoperta e di culto inizialmente grazie alla critica francese.
Il regista è morto in California nel 1972.
