À Montréal, Ernest Gagnon semble avoir reçu des leçons de Sabatier qui le décrit plus tard comme un jeune musicien de talent. En 1853, Gagnon se fixe à Québec où il devient organiste à l'église Saint-Jean-Baptiste.

Membre fondateur de l'École normale Laval en mai 1857 et son premier professeur de musique, Gagnon obtient toutefois un congé et se rend à Paris; c'est l'un des premiers nombreux musiciens québécois à se tourner vers l'Europe pour parfaire leur formation.

Sans doute avait-il été stimulé par ses contacts avec Charles Sabatier et Antoine Dessane. À Paris, il travaille le piano, l'harmonie et la composition. Il fait aussi la connaissance d'Auber, Rossini, Thomas et Verdi. De retour à Québec, il reprend son poste à l'École normale Laval, enseigne au Petit Séminaire de Québec et chez les Ursulines puis succède à Dessane comme organiste de la Cathédrale de Québec.

Durant cette époque, il publie plusieurs ouvrages historiques, parmi lesquels Louis Jolliet, La Nouvelle-France, Les Sauvages de l'Amérique et L'art musical. C'est cependant grâce à ses Chansons populaires du Canada, que Gagnon passe à la postérité. Prise dans son contexte historique, cette collection s'avère exceptionnelle et constitue une première dans l'histoire musicale du Québec. Son quadrille Le Carnaval de Québec (1862), inspiré de chants folkloriques (du Québec), fait même un clin d'oeil aux Américains, les « voisins du sud ». Stadaconé est sous-titré « danse sauvage ». L'Incantation de la jongleuse décrit un spectacle sur la place du marché, face à la Cathédrale de Québec.

Organiste au style brillant et à l'improvisavion facile, membre correspondant de la Société des compositeurs de musique de Paris, Ernest Gagnon apparaît, tel que le décrit Arthur Letondal, comme « une personnalité riche de dons artistiques, de distinction rare, de sentiments élevés, dominée par un amour profond de l'âme et des choses de son pays »;.