Родился в Казани в 1959 году. Учился в Казанском и Лениградском университете. С 1985 по 2002 г. работал на кафедре генетики Казанского государственного университета в должности сначала инженера, потом ассистента, потом старшего преподавателя. Читал курсы "Генетический анализ", "Генетика микроорганизмов", "Психогенетика", "История генетики" и другие. Диссертацию на соискание ученой степени кандидата биологических наук защитил в Москве в 2005 году. С 2002 года живет в Санкт-Петербурге. Работал ведущим редактором ряда издательств. С 2006 года старший научный сотрудник Санкт–Петербургского филиала Института истории естествознания и техники имени С.И. Вавилова Российской Академии наук.

Известен также как критик фантастической литературы и теоретик молодежного движения ролевых игр. В 1985 году организовал в Казани городской Клуб любителей фантастики "Странники" (существующий до сих пор) и руководил им до 2002 года. В 1991 выступил инициатором проведения в Казани всесоюзного молодежного фестиваля  фантастики и ролевых игр "Зиланткон" и являлся председателем оргкомитета этого фестиваля в течении десяти лет. В 2000 году после проведения юбилейного десятого "Зиланткона", собравшего более полутора тысяч человек со всех концов СНГ, передал руководство оргкомитетом Борису Фетисову и является с тех пор почетным Президентом  фестиваля.

Историей науки начал интересоваться достаточно случайно, после того как получил указание читать в КГУ лекционный курс по истории генетики. Впоследствии опубликовал немало работ по истории и предыстории кафедры генетики Казанского университета, проанализировал постепенное включение проблем наследственности и изменчивости организмов в круг научных интересов преподавательского коллектива Казанского университета, изучить внутреннюю логику расширения и прекращения генетических исследований в Казани в зависимости от положения в мировой науке и от социально-политической ситуации в стране. Впервые ввел в научный оборот большой блок архивных документов, дающий возможность на конкретных примерах проследить взаимоотношения казанских ученых и властных структур. Впервые проанализировал казанский период жизни Василия Николаевича Слепкова, его судьбу и судьбу его учеников, научный вклад В.Н. Слепкова в генетику.

Участвовал в создании фундаментальных коллективных монографий «Очерки истории Казанского университета» (Казань, 2002) и «История Казанского университета: 1804–2004» (Казань, 2004). Обязанностью А.И. Ермолаева, как члена редколлегии указанных изданий, было редактирование всех разделов, посвященных естественнонаучным исследованиям.

С 2007 года А.И. Ермолаев — член Координационного совета Санкт-Петербургского союза ученых. В 2008-2009 годах он принимал деятельное участие в создании двух журналов: научно-популярного журнала «Родник знаний» (член редколлегии, зав. биологическим разделом) и научного журнала «Историко-биологические исследования» (член редколлегии, ответственный секретарь).