خواجه‌امیری در بیمارستان هشترودیان متولد شد. به دلیل متولد شدن در خانواده‌ای هنرمند، از ۵ سالگی آموختن موسیقی را شروع کرد. از هفت یا هشت سالگی کم‌کم به کلاس‌های سنتور و ویلن رفت و پیانو را از خواهرش الیکا خواجه امیری یادگرفت
در ۱۲سالگی برای برنامه کودک آهنگسازی کرد. کار حرفه‌ای خود را با آهنگسازی برای مجموعه مستند که موسیقی بی‌کلام بود آغاز کرد و مطرح‌ترین کارش در آن دوران آهنگسازی آلبومی به نام «خاطرات زندگی» برای پدرش بود. سازهای مختلف را امتحان می‌کرد و آموزش یک ساز را به اتمام نمی‌رساند. فقط می‌خواست آهنگساز شود و ورود خود را به عرصه خوانندگی یک شوخی می‌دانست. او در سن ۱۷ ساگی آلبوم «من و بابا» را روانه بازار کرد که کار مشترک او و پدرش استاد ایرج بود ٬که خود او موفقیت این آلبوم را تا حد زیادی مدیون حضور پدر می‌دانست. در ۱۹ سالگی به پیشنهاد قاسم جعفری برای خوانندگی سریال غریبانه انتخاب شد، و ترانه «هر چی آرزوی خوبه …» بسیار مورد استقبال قرار گرفت
سال ۸۴ آلبوم «برای اولین بار» را روانه بازار کرد، که مورد استقبال قرار گرفت، فروش این آلبوم تا پیش از آلبوم بعدی اش بیش از ۳۰۰۰۰۰ نسخه بود
اولین کنسرت او در سال ۸۴ در کیش برگزار شد، تا کنون کنسرت‌های موفقی در شهرهای مختلف ایران برگزار کرده‌است، کنسرت او در سال ۸۶ در هفت سانس در تالار وزارت کشور مورد استقبال بی نظیری قرار گرفت
در سال ۸۶ برای آهنگسازی و خوانندگی سریال «میوهٔ ممنوعه» انتخاب شد. بعد از پخش سریال در مهر ماه۸۶ آلبوم سومش «سلام آخر» را روانه بازار کرد و معتقد است که احسان خواجه‌امیری را باید با این آلبوم شناخت٬به گفته او برای ذره ذره این آلبوم هزینه معنوی کرده‌است. هزینه آلبوم سلام آخر بیش از ۵ برابر آلبوم برای اولین بار بود. فضای آن عاشقانه بود و این آلبوم در لیست پرفروش‌ترین آلبوم سال قرار گرفت. برخورد با طرفداران برایش دلچسب است و از آنان انرژی می‌گیرد. مشغله‌های کاری او باعث شده بدقول شود و علت اینکه گفته می‌شود احسان مغرور شده را می‌توان درگیری‌های کاری او دانست و اینکه اکثر کارهای هر ترانه را خودش انجام می‌دهد، و این کار وقت و انرژی زیادی از او می‌گیرد. می‌گوید از آهنگسازی برای خواننده‌های دیگر تجربه خوبی بدست نیاورده است
در رمضان ۸۷ آهنگسازی برای سریال «مثل هیچ‌کس» را به عهده گرفت. آلبوم چهارم احسان خواجه‌امیری «فصل تازه» در بهمن ماه ۸۷ منتشر شد. این آلبوم با وجود داشتن ملودی و تنظیم قوی نتوانست در حد سلام آخر، مورد استقبال مخاطبان قرار نگرفت اما مانند سایر آثار او به فروش بالایی دست یافت
در سال۸۹ آهنگسازی سریال در مسیر زاینده رود به کارگردانی حسن فتحی را قبول کرد، این دومین همکاری خواجه امیری با حسن فتحی بعد از میوهٔ ممنوعه بود
آلبوم پنجم او با نام «یه خاطره از فردا» با ۱۲ قطعه در ۳۱ شهریور ۸۹ وارد بازار موسیقی ایران شد
آلبوم ششم احسان خواجه‌امیری با نام «عاشقانه‌ها» پس از دو سال وقفه در هفتم آبان ماه ۱۳۹۱، همزمان با سالروز تولدش، منتشر شد. می‌گوید هرآنچه از من ارائه می‌شود بخشی از روح و اندیشه و زندگی من است؛ و می‌گوید عشق یعنی زنده بودن و زندگی کردن
ترانه رسمی تیم ملی فوتبال ایران در جام جهانی برزیل را «احسان خواجه امیری» خواند. خواجه امیری برای تولید این قطعه از چهره‌هایی سرشناسی چون «روزبه بمانی» در بخش ترانه و «بهروز صفاریان» در بخش تنظیم استفاده کرده‌است
خواجه امیری دو سال بعد از آلبوم «عاشقانه‌ها» هفتمین آلبوم استودیویی خود را در ۲۹ دی ماه ۱۳۹۳ با نام «پاییز، تنهایی» منتشر کرد. این آلبوم قرار بود پاییز ۹۳ منتشر شود، ولی روند صدور مجوز باعث شد، آلبوم بعد از ماه‌های محرم و صفر منتشر شود.
در سال ۱۳۹۴ خواجه امیری برای اولین بار اجرای تیتراژ پایانی برنامه ماه عسل را قبول کرد و قطعه بغض را برای این برنامه محبوب تلویزیونی آماده کرد، که این قطعه در نظرسنجی تلویزیون به عنوان بهترین قطعه سال انتخاب شد
در سال ۱۳۹۵ احسان خواجه‌امیری هشتمین آلبوم استودیویی خود را به نام آلبوم «۳۰ سالگی» در تاریخ ۹ شهریور ۱۳۹۵ روانه بازار کرد. او این آلبوم را به همسر و فرزندش تقدیم کرده‌است. خواجه‌امیری در این آلبوم بعد از چند سال دوباره با افشین یداللهی همکاری کرد، ترانه‌سرایی که پیش از این خواجه‌امیری تجربه‌های موفق و چشمگیری با او داشته‌است
