В течение почти 37 лет (1855—1892) Регель был сотрудником, а с 1875 года до конца жизни — директором Императорского ботанического сада в Санкт-Петербурге.
Отец Роберта Регеля, Альберта Регеля и Арнольда Регеля.
Учился в Готской гимназии и уже в то время свободные часы проводил в занятиях садоводством, которому посвятил затем всю свою жизнь.
С 1832 по 1837 год был вольнослушателем в гёттингенском Ботаническом саду и изучал ботанику под руководством профессора Бартлинга.
Затем работал и учился в ботанических садах Бонна и Берлина. Сочинение, написанное им в это время, «Физиологическое объяснение работ по садоводству», доставило ему почётную известность и место главного садовника в ботаническом саду в Цюрихе (1842). Здесь получил он учёную степень доктора философии и читал лекции в местном университете.
В 1852 году Регель основал ботанический журнал Gartenflora, в котором опубликовал множество работ с описанием новых видов растений. Вместе с О. Хеером издавал Швейцарский журнал для сельского хозяйства и садоводства (нем. Schweizerische Zeitschrift f?r Land und Gartenbau).
Осенью 1855 года Регель прибыл в Санкт-Петербург и стал работать в Императорском ботаническом саду, где в 1875 году занял место учёного директора. Регель не только поднял ботанический сад на высоту одного из лучших садов Европы, но и оказал огромные услуги русскому садоводству вообще. В 1871 году Регель по заданию Ботанического сада, главным ботаником которого он в то время был, совершил длительную поездку по странам Западной Европы с целью изучения опыта работы зарубежных ботанических садов, а также приобретения растений для нужд Сада. Он посетил Германию, Англию, Бельгию, Францию, Австрию, Швейцарию и Италию, собрал сам в ботанических экскурсиях 240 видов растений и приобрёл, преимущественно в обмен, 980 видов, в основном, новых для Сада.
Им основаны: ботанический музей и ботаническая лаборатория при саде, акклиматизационный сад в Петербурге, имевший целью акклиматизацию плодовых и декоративных деревьев и кустарников, Императорское российское общество садоводства, в котором он был вице-президентом, несколько специальных журналов по садоводству, которые сам редактировал.
В 1872—1874 годах по проекту Регеля и под его руководством разбит Адмиралтейский сад в Санкт-Петербурге..
Э. Л. Регель разработал дендрологическую часть перепланировки Екатерининского сквера (ныне площадь Островского) в Санкт-Петербурге (1873—1880, архитектор Д. И. Гримм).
Жил на территории Ботанического сада . Погребён на Смоленском лютеранском кладбище.
Э. Л. Регель написал не менее 500 сочинений, статей и заметок по различным вопросам ботаники и садоводства.
В честь Э. Регеля названы роды растений Regelia Schauer — Регелия семейства Миртовые (Myrtaceae) и Neoregelia L.B.Sm. — Неорегелия семейства Бромелиевые (Bromeliaceae).