Né à Ioulis, dans l’île de Céos d’un père médecin et d’une mère, sœur de médecin. Il fait son apprentissage et devient disciple de Chrysippe de Cnide, médecin célèbre, ensuite il étudie auprès de Théophraste, successeur d’Aristote, avant de devenir disciple à Athènes du médecin Métrodoros de Cnide époux de Pythias, fille d’Aristote, qui l’initia aussi au péripatétisme. Erasistrate avait un frère dénommé Cléophante, médecin lui aussi, disciple de Chrysippe de Cnide.
Il exerça à Antioche et Alexandrie. Il fut avec Hérophile le fondateur de l’École d’Alexandrie de médecine sous le règne des Ptolémées. Il était le médecin de Séleucos 1er de Syrie dont il parvint à guérir le fils Antiochos. Réputé pour ses connaissances en ophtalmologie, ses travaux et ses découvertes font de lui un précurseur de la neurophysiologie et de la neurologie à l’époque hellénistique. Il peut être également considéré comme le fondateur de la physiologie expérimentale car il fit de nombreuses découvertes en procédant à de véritables expériences sur les animaux.
Il était à l’origine d’une nouvelle école médicale, il eut alors de nombreux disciples dont Apollophane ainsi qu’un dénommé Chrysippe, qui avec Artémidore de Sidè, a créé l’école Érasistratide, qui ne s’éteignit qu’au 1er siècle de notre ère. De fait, sa doctrine était encore appréciée par des médecins tel que Hicésios, ou encore Ménodoros, qui avaient ouvert une école érasistratique à Smyrne, peu avant l’époque de Strabon. Son école fut par ailleurs régulièrement en controverse avec les autres courants de pensées médicales, dont celle fondée par Hérophile.
Il quitta Alexandrie pour aller mourir à Samos. On prétend qu’il se suicida par l’ingestion de ciguë à cause d’un mal incurable, un ulcère du pied.