Андрей Ермолаев родился 6 июня 1969 года в Красногоровке Донецкой области. Окончил факультет философии Киевского государственного университета им. Т.Шевченко в 1992 году, получив специализацию преподавателя общественно-политических наук.
До университета работал монтером узла связи в Геническе Херсонской области. А после получения высшего образования, в 1994-1996 годах, исполнял обязанности главного консультанта информационно-аналитической службы Администрации президента Украины Леонида Кучмы.
В течение года в 1996 по 1997 год был исполнительным директором и руководителем информационно-аналитической службы всеукраинского благотворительного фонда "Наше будущее".
Затем судьба связала Ермолаева с тогдашним премьер-министром Украины Валерием Пустовойтенко – трудился у него экспертом и помощником с 1997 по 1999 год.
В 2000 году вступил в Народно-демократическую партию, а с 2002 года стал в ней заместителем председателя того же Пустовойтенко по идеологической работе.
Также с 2000 года занимал пост президент Центра социальных исследований "София" в Киеве. А в марте 2010 года президент Украины Виктор Янукович назначил Ермолаева директором Национального института стратегических исследований. Через 4 года был уволен президентом.
В феврале 2014 года стал главой Институт стратегических исследований "Новая Украина", создание которого инициировал и спонсировал бывший глава Администрации президента Украины Сергей Левочкин. Занимал должность до сентября 2019 года.
Является соучредителем экспертного семинара "Украинский клуб", а с октября 2019 года - руководителем "Strategic Group Sofia".