Quinto hijo y segundo superviviente de los 7 de Johann Sebastian Bach y su primera esposa, María Barbara. Fue bautizado el 10 de marzo de 1714, con Georg Philipp Telemann como uno de sus padrinos. En 1717 se mudó con la familia a Cöthen, donde su padre había sido nombrado Kapellmeister. Su madre murió en 1720, y en la primavera de 1723 la familia se trasladó a Leipzig, donde Emanuel empezó a asistir a la Thomasschule como alumno externo el 14 de junio de 1723. J. S. Bach decía más tarde que una de sus razones para aceptar el puesto de Kantor en la Thomasschule fue que el desarrollo intelectual de sus hijos sugería que se beneficiarían de una educación universitaria. Emanuel Bach recibió su entrenamiento musical de su padre que le dio lecciones de teclado y órgano. Desde la edad de aproximadamente 15 años tomó parte en las actuaciones musicales de su padre en la iglesia y en el collegium musicum. El 1 de octubre de 1731 Emanuel se matriculó en la Universidad de Leipzig. Siguiendo el ejemplo de su padrino estudió leyes, aunque obviamente estaba destinado a una carrera musical. Sus primeras composiciones probablemente fueron escritas aproximadamente en 1730. Consistieron principalmente en piezas para teclado y música de cámara como ésta se entendía en el siglo XVIII (por ejemplo solos con continuo, tríos y conciertos).

A la edad de 19 años Emanuel solicitó sin éxito el puesto de organista en St Wenzel en Naumburgo. En septiembre de 1734 se cambió a la universidad de Frankfurt an der Oder, donde fue prominente en las actividades musicales; la Musikalische Akademie menciona en su autobiografía que habría sido un estudiante  del collegium musicum. Además de sus propias composiciones, interpretó obras de su padre en Frankfurt, incluyendo la Obertura en Re Mayor BWV 1068, la Cantata del Café y el Concierto en Re menor BWV 1052 en lo que probablemente fue su propio arreglo (BWV 1052a). También escribió piezas ocasionales para eventos universitarios y para bodas. Se licenció como abogado en 1738, a los 24 años, pero no desarrolló ninguna carrera jurídica, dedicándose, en cambio, plenamente a la música. Aproximadamente  en esa época se le ofreció la oportunidad de hacer una gira de estudios por el extranjero como compañero de Heinrich Christian von Keyserlingk, hijo de Reichsgraf Hermann Carl von Keyserlingk, un patrocinador de J. S. y W. F. Bach. Sin embargo, su nombramiento al servicio del Príncipe de la Corona Frederick de Prusia le impidió aceptar.

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Carl Philipp se afianzó en su nombramiento cuando el entonces príncipe se convirtió en el Rey Federico II, y continuó bajo su servicio durante casi treinta y cinco años, a pesar de que nunca fue ascendido y del modesto salario que percibía por su actividad. Sus obligaciones (fundamentalmente acompañar al monarca cuando tocaba la flauta) le dejaban el tiempo suficiente para dedicarse a la composición y a la redacción de "Versuch über die wahre Art das Clavier zu spielen" (Ensayo sobre el verdadero Arte de la Interpretación de Instrumentos de Teclado), el tratado más importante sobre este tema en lengua alemana del siglo XVIII. Sin embargo, Bach nunca ganó reconocimiento en la corte como compositor y virtuoso: Federico sólo permitiría este status a Hasse, los hermanos  Graun, Quantz y Agricola. Un ataque de gota que afectaría a Bach durante toda su vida le obligó a visitar el manantial de agua mineral Bohemio de Teplitz para tratamiento ya en 1743. A comienzos de 1744 se casó con Johanna María Dannemann, hija de un comerciante de vinos de Berlín. De los tres hijos del matrimonio que vivieron hasta la edad adulta -Johann Adam (1745-89), Anna Carolina Philippina (1747-1804) y Johann Sebastian, también conocido como Johann Samuel (1748-78)- sólo el menor mostró alguna inclinación artística; se hizo pintor, pero murió a la edad de 30 años en Roma. . . El 25 de agosto de 1747 completó una obra vocal impresionante y adornada, su "Magnificat H 772" (w 215), que se pensó que pavimentaría su camino para un puesto como músico de  iglesia y se realizó evidentemente en Leipzig durante la vida de su padre, pero sus postulaciones para el puesto de Thomaskantor en Leipzig en 1750 y 1755 fallaron, aunque  tenía el apoyo de Telemann, y por lo tanto hizo una solicitud para el puesto de organista en la Johanniskirche en Zittau en 1753.

Un viaje a comienzos del verano de 1751 lo llevó a Bückeburg, donde su medio hermano menor Johann Christoph había sido músico de la corte desde principios de 1750. El motivo de la visita era el premio de la Orden del Gran Águila por Federico II a su amigo de la infancia el Conde Wilhelm Friedrich Ernst zu Schaumburg-Lippe, y Bach dedicó sus dos tríos H 578-9 (w161) al conde amante del arte. Regresó a casa vía Halberstadt, Brunswick y Hamburgo, donde visitó a  Johann Mattheson el 15 de junio, y sin duda también aprovechó la oportunidad de visitar a su padrino Telemann, con quien mantenía correspondencia regularmente. Las tensioneRetratos/Baach, C.P.E. - disco.pngs en la corte de Berlín llegaron al máximo ese año a causa de una polémica con Christoph Nichelmann que había criticado el estilo de Emanuel Bach por su afectación. Como resultado de estas riñas evidentemente Bach todavía se distanció más de la vida de la corte. Se mezcló más en los círculos musicales privados de Berlín, aunque de nuevo no muchos detalles son conocidos. Bach era miembro de la llamada primera escuela de lied de Berlín, fundada por Christian Gottfried Krause, y jugó en ella un papel prominente, pero no central. Sus méritos fueron apreciados en este periodo en el círculo alrededor de la Princesa Anna Amalia y de Kirnberger. Compuso la mayoría de las sonatas de órgano para la princesa, y posiblemente también los dos conciertos de órgano H 444 y 446 (w 34 y 35). .

Después de la muerte de Telemann el 25 de junio de 1767 Bach postuló para sucederlo como director de música de las iglesias principales de Hamburgo. Sus competidores para el puesto fueron H. F. Raupach, J. H. Rolle (director de música en Magdeburg), y su propio medio-hermano Johann Christoph Friedrich Bach; derrotó a Rolle estrechamente en la segunda y decisiva votación. Aunque fue nombrado en Hamburgo el 6 de noviembre de 1767, no llegó allí hasta marzo de 1768: al principio Frederick II se negó a soltarlo, y luego un invierno particularmente duro le hizo imposible dejar Berlín más temprano. Sus deberes en Hamburgo eran muy similares a los de su padre en Leipzig. Estaba a cargo del personal de la  Hamburg Lateinschule y era responsable de la enseñanza de música allí. Su tarea principal era la organización de la música en las cinco iglesias principales de Hamburgo, las Michaeliskirche, Jakobikirche, St Katharinen, Nikolaikirche y Petrikirche. .

Bach fue considerado como la figura principal indiscutible en la sociedad musical de Hamburgo, y muchos músicos, hombres de letras y otros artistas que visitaban la ciudad lo buscaban. . Sus alumnos en Hamburgo incluyeron a músicos profesionales como J. D. Holland, C.F.G. Schwencke y Nils Schiørring, y el alcalde futuro de Altona, Casper Siegfried Gähler. Además de realizar sus deberes oficiales como director de música de  iglesia -un puesto que desempeñó escrupulosamente hasta sus últimos años mientras que (a diferencia de Telemann y Schwencke) permaneció en términos buenos con el clero contencioso de Hamburgo- Bach asumió desde el principio una posición principal en la vida de conciertos de la ciudad. Bach permaneció activamente creativo hasta el último año de su vida, aunque tuvo mala salud después del verano de 1788. . Murió de una ‘dolencia al pecho', y fue enterrado el 19 de diciembre de 1788 en la cripta de la Michaeliskirche (la ubicación de su tumba sólo se identificó en 1925).

Las sinfonías y conciertos de Bach ocupan un importante lugar en el período de transición del Barroco a los estilos clásicos, pero su música más personal se encuentra entre las numerosas composicines para teclado solo. La posteridad tiene suficientes razones para sentirse agradecida con él por el cuidado y delicadeza con que conservó y transcribió los manuscritos y otros materiales heredados de su padre. Fue el compositor más importante en Alemania protestante durante la segunda mitad del siglo XVIII, y disfrutó particularmente admiración y reconocimiento como maestro y compositor de teclado.