Con cuatro años Ed Sheeran comienza a cantar en el coro de la iglesia y a los once se inicia con la guitarra. Sus primeras influencias fueron Eric Clapton y Bob Dylan, cuyos discos escuchaba en casa gracias a sus padres. A los catorce años comienza a componer sus propios temas. Más adelante recibió formación musical en el Youth Music Theatre UK.
En 2005 Ed Sheeran graba su primer EP, titulado "The Orange Room". En 2006 graba su primer álbum completo, "Ed Sheeran", seguido en 2007 por el segundo trabajo de estudio, "Want Some?". Establece su residencia en Londres para tener mayor acceso al mundo musical de la capital y comienza a realizar actuaciones en locales nocturnos de la ciudad. En 2008, dada su pasión también por la interpretación, participa en el casting para una serie de televisión, pero tras ser rechazado decide centrarse en la música.
A principios de 2010 Ed Sheeran publica un videoclip titulado "You Need Me, I Don’t Need You" y a continuación publica un nuevo EP, bajo el título de "Loose Change" y que incluye uno de sus primeros éxitos, "The A Team".
Ese mismo año Ed viaja a Los Angeles con intención de romper la monotonía y abrirse a nuevas experiencias musicales. Durante un breve concierto en Inglewood, el cantante consigue atraer la atención del actor Jamie Foxx, quien le invita a una audición y lo aloja en su propia casa de Hollywood, tocando en el estudio de grabación del propio actor.
De regreso a Reino Unido, la fama de Ed Sheeran aumenta como la espuma, principalmente gracias a las redes sociales. El video "You Need Me, I Don’t Need You" se hace viral y se escucha de forma reiterada en la televisión.
En 2011 publica un nuevo EP, de nuevo de forma independiente y sin el apoyo de ninguna discográfica. El título de este nuevo trabajo es "No. 5 Collaborations Project", que cuenta con la colaboración de voces como las de Wiley, Jme, Devlin, Sway y Ghetts. Este EP recibe una notable repercusión y se sitúa en el segundo puesto en la lista de descargas de iTunes en Reino Unido, entrando también en las principales listas británicas de éxitos. Un reconocimiento importante teniendo en cuenta que el álbum apenas tiene promoción y se trata de un trabajo independiente.
El éxito de "No. 5 Collaborations Project" es tan importante que Ed Sheeran recibe una llamada del propio Elton John para mostrarle su apoyo. El propio Elton John le pone en contacto con su discográfica, Atlantic Records, con quienes llega a un acuerdo de colaboración.
A mediados de 2011 se reestrena el sencillo "The A Team", ahora sí bajo el auspicio de una importante casa discográfica. El tema entra directamente en el tercer puesto de las listas británicas de sencillos y consigue alcanzar también importantes posiciones en listas de otros países, principalmente en Europa, Estados Unidos y Australia. A finales de año el sencillo ya tenía más de 800.000 copias vendidas.
En septiembre de 2011 Ed Sheeran publica su primer álbum oficial, titulado "+", que se puede leer como plus. El álbum debuta en el primer puesto de las listas británicas y se convirtió en el tercer álbum más vendido del 2012 en Reino Unido. De este trabajo se han vendido alrededor de dos millones de copias sólo en su país de origen y le sirvió a Ed Sheeran para ganar dos premios Brit Awards en la edición de 2012, como Artista revelación británico y Solista británico masculino.
Ese mismo año Sheeran actúa como telonero de los Snow Patrol en su gira por Estados Unidos y actúa en la ceremonia de cierre de los Juegos Olímpicos de Londres 2012, interpretando el tema "Wish You Were Here" de Pink Floyd.
2012 resulta ser un año pródigo en muchos aspectos para Ed Sheeran. Uno de los puntos más productivos para el compositor fue el nacimiento de una estrecha colaboración con la intérprete norteamericada Taylor Swift. Ambos coescriben el tema "Everything Has Changed", incluído en el álbum "Red" de la cantante.
Ed Sheeran colabora también en el álbum de One Direction "Take Me Home", el segundo de la banda, aportando dos de los temas del álbum. Uno de dichos temas es el titulado "Little Things", que alcanzó el primer puesto en las listas británicas. La fama de Ed continúa en aumento y a finales de ese mismo año realiza una gira por Estados Unidos con un notable éxito.
El 10 de febrero de 2013 Ed Sheeran y Elton John actúan a dúo en la gala de entrega de los Premios Grammy interpretando el tema "The A Team". A lo largo del año Sheeran actúa como telonero de la gira estadounidense de Taylor Swift, actuando en más de 60 ciudades a lo largo de todo el país.
A finales de 2013 Ed Sheeran publica el tema "I See Fire", incluído en la banda sonora de la película "El hobbit: la desolación de Smaug". El tema le ofrece a Sheeran de nuevo el primer puesto en las listas británicas.?
Ed Sheeran estuvo nominado en la gala de los Grammy de 2014 como Mejor Artista Revelación. El álbum "Red", de Taylor Swift, en el que Sheeran había colaborado activamente también fue nominado como Mejor álbum del Año.
En junio de 2015 apareció el primer sencillo del que sería segundo álbum oficial de Ed Sheeran. El tema se titulaba "Sign" y fue escrito a medias por Ed Sheeran junto a Pharrell Williams, quien también produjo el sencillo. Esta nueva publicación de Ed Sheeran alcanzó de inmediato el primer puesto en las listas de sencillos del Reino Unido. El día 23 del mismo mes de junio, a rebufo del éxito cosechado con "Sign", aparece publicado el segundo álbum oficial de Ed Sheeran, titulado "X" (multiply en inglés), estrenándose como número uno en Reino Unido, Estados Unidos, Alemania y Australia, entre otros países. En Reino Unido fue el álbum más vendido ese año y el segundo más vendido en 2015, sólo por detrás de Adele. A nivel mundial, el registro de ventas superó los 10 millones de copias.
El álbum "X" incluía, además de "Sign", los siguientes sencillos: "Don't", "Thinking Out Loud" (con gran éxito, principalmente en Estados Unidos), "Bloodstream" y "Photograph".
Desde la publicación del álbum hasta finales de 2015 Sheeran estuvo dedicado íntegramente a la gira promocional, que le llevó a recorrer ciudades de toda Europa, América (norte y sur) y Asia.
Ed Sheeran fue nominado en la gala de los Grammy 2015 como Mejor Album del año y Mejor Album de Pop Vocal. En la misma gala interpretó el tema "Thinking Out Loud". Los premios británicos de la música Brit Awards trajeron también dos galardones para Sheeran, como Mejor Solista Británico Masculino y al Mejor Album Británico, por su trabajo en "X".
En la edición de los Grammy de 2016 Ed Sheeran ganó las estatuillas reservadas a la Mejor Canción del año y la de la Mejor Interpretación de Pop Vocal Solista por el tema "Thinking Out Loud".
El 3 de marzo de 2017 se publica el tercer álbum de Ed Sheeran, titulado como "÷" (Divide en inglés). La producción del álbum corre a cargo del propio intérprete y compositor, junto a Benny Blanco y Steve Mac e incluye tres cortes, titulados "Castle on the Hill", "Shape of You" y "Galway Girl".