Работал преимущественно в стенах Лондонского университетского колледжа (University College London); также немало времени провел за границей – в Германии (Germany) и Франции (France). В Лондоне сотрудничал со своим шурином Уильямом Мэддоком Бэйлиссом (William Maddock Bayliss).
Более всего Эрнест Старлинг прославился благодаря закону Франка-Старлинга, открытому в 1915-м и доработанному в 1919-м; закон этот показывал зависимость систолического давления сердца от конечно-диастолического объема крови. Немало запомнился Старлинг благодарю участию в 'деле коричневого пса' – нашумевшем вивисекционном скандале; разгорелся этот скандал после того, как Бэйлисс прямо во время очередного учебного занятия вскрыл на глазах у студентов живую собаку. Старлинг и Бэйлисс в своей работе вообще очень часто были вынуждены прибегать к различным формам вивисекции – избранная ими отрасль медицины требовала большого количества экспериментов и тщательного изучения внутреннего устройства живых организмов.
В 1891-м 25-летний Старлинг женился на Флоренс Амелии Вулдридж (Florence Amelia Wooldridge) – вдове одного из его наставников, Леонарда Чарльза Вулдриджа (Leonard Charles Wooldridge). Вулдридж оказалась отличной женой (она помогала Старлингу в работе, выступая одновременно в качестве секретаря, управляющего делами и просто очень внимательного слушателя) и превосходной матерью (в браке со Старлингом она родила и воспитала четырех детей).
Среди наиболее важных достижений Эрнеста Старлинга можно отметить уравнение Старлинга – формулу, описывающую принципы движения жидкостей в теле человека. Многого Старлинг добился вместе с Бэйлиссом – вместе они открыли перистальтику, выделили первый в мире гормон – секретин – и разработали концепцию гормональной системы в целом. Следует также упомянуть, что именно Эрнест Старлинг открыл роль почечного дистального извитого канала во впитывании воды и различных электролитов.
В 1899-м Эрнест Старлинг стал членом Лондонского Королевского общества (Royal Society).
Двое внуков Эрнеста Старлинга – Борис Старлинг (Boris Starling) и Белинда Старлинг (Belinda Starling) – стали писателями.
Скончался Эрнест Старлинг 2 мая 1927-го, во время путешествия на Карибские острова (Caribbean); 4 мая 1927-го его тело было предано в земле в Кингстоне, Ямайка (Kingston, Jamaica).