Le Manchot empereur a été décrit pour la première fois en 1844 par le zoologiste anglais George Robert Gray, à partir de spécimens rapportés par les membres de l'expédition Erebus et Terror. Il a nommé le genre à partir de l'ancien grec ἀ-πτηνο-δύτης [a-ptēno-dytēs], signifiant « plongeur sans ailes » et le nom d'espèce a été choisi en l'honneur du naturaliste allemand Johann Reinhold Forster, qui accompagnait James Cook lors de son second voyage dans le Pacifique et identifia alors cinq autres espèces de manchots. La première colonie est découverte par le docteur Edward Adrian Wilson en 1902, au cours de l'expédition Terra Nova. Le premier œuf est découvert sur un morceau de glace flottant par l'expédition de James Clark Ross en 1840, mais n'est identifié qu'en 1905.
Avec le Manchot royal (A. patagonicus), aux coloris similaires mais plus petit, le Manchot empereur est l'une des deux espèces existantes du genre Aptenodytes. Des fossiles démontrent l'existence d'une troisième espèce, le Manchot de Ridgen (A. ridgeni), dont on a retrouvé en Nouvelle-Zélande des fossiles datant de la fin du Pliocène, il y a environ trois millions d'années. Des études portant sur le comportement du manchot et sur ses caractéristiques génétiques ont conclu que le genre Aptenodytes est à la base de l'arbre phylogénétique des manchots. Des ADN mitochondriaux et cellulaires ont permis d'estimer l'apparition de cette branche à environ 40 millions d'années avant notre ère.
Les Manchots empereurs vivent en Antarctique, autour du pôle, entre les latitudes 66° et 77° Sud. Ils se reproduisent généralement sur un pack stable non loin des côtes. Les colonies qu'ils forment alors cherchent des zones planes abritées du vent par des rochers ou des icebergs pour s'installer. La population globale de Manchots empereurs est évaluée entre 400 000 et 450 000 individus, répartis dans 40 colonies indépendantes. Environ 80 000 couples peuvent être rencontrés dans le secteur de la mer de Ross. Les plus grandes colonies sont localisées au cap Washington (20 000 à 25 000 couples), sur l'île Coulman en terre Victoria (environ 22 000 couples), dans la baie de Halley, en terre de Coats (entre 14 300 et 31 400 couples) et en baie Atka, dans la Terre de la Reine-Maud (16 000 couples). Deux colonies terrestres sont connues : une sur une pointe de terre des îles Dion, dans la péninsule Antarctique, et l'autre sur un promontoire du glacier Taylor dans le Territoire Antarctique australien. Des individus isolés ont également été observés sur les îles Malouines, sur l'île Heard, en Géorgie du Sud et en Nouvelle-Zélande.
L'espèce n'est pas considérée comme menacée par l'IUCN. Toutefois, avec neuf autres espèces de manchots, l'espèce voit en 2010 étudier son éventuelle inclusion dans l'Endangered Species Act américain. Cela s'explique notamment par la forte diminution de ses ressources en nourriture du fait des effets du réchauffement climatique et de la pêche industrielle sur les populations de crustacés et de poissons. D'autres raisons sont également évoquées parmi lesquelles les maladies, la destruction de son habitat et la présence humaine qui perturbe les couples en reproduction. Le tourisme est particulièrement concerné par ce dernier point. Une étude a montré que les oisillons du Manchot empereur se montraient plus peureux après avoir été approchés par un hélicoptère à moins de 1 000 m.
Une diminution de la population de l'ordre de 50 % a été observée en Terre Adélie du fait d'une augmentation de la mortalité des adultes, et notamment des mâles, au cours d'une période chaude prolongée à la fin des années 1970 qui a entraîné une réduction de la couverture de la banquise. D'un autre côté, le taux de réussite des éclosions diminue lorsque l'étendue de la banquise augmente. Pour ces raisons l'espèce est considérée comme très sensible aux aléas climatiques.
Une étude de l'Institut océanographique de Woods Hole en janvier 2009 envisage que le Manchot empereur pourrait être au bord de l'extinction d'ici l'année 2100 du fait du changement climatique. En appliquant des modèles mathématiques pour prédire comment la diminution de la banquise va affecter une colonie importante de Manchots empereurs de Terre Adélie, ils prévoient un déclin de 87 % de la population de la colonie d'ici la fin du siècle, faisant passer la population de 3 000 à 400 couples. Un tel déclin est envisageable pour l'ensemble de la population de manchots, soit 200 000 couples environ.
En 2009, grâce à des images satellites qui montraient de larges zones de glace recouvertes d'excréments, assez étendues pour être visibles de l'espace, des scientifiques ont pu découvrir dix colonies de Manchots empereurs jusque-là inconnues.
L'espèce est très rarement élevée en captivité. On peut notamment citer l'exemple de SeaWorld San Diego qui élève des manchots loin de l'Antarctique et où plus de 20 jeunes sont nés depuis 1980.
Le cycle de vie unique de l'espèce dans un environnement très hostile est un thème très souvent repris dans la littérature ou à la télévision. L'explorateur de l'Antarctique Apsley Cherry-Garrard a dit un jour : « je ne crois pas qu'aucun animal sur Terre n'ait une vie plus difficile que le Manchot empereur ». Le documentaire « La Marche de l'empereur », très largement diffusé dans les salles du monde entier, raconte l'histoire du cycle de reproduction du Manchot empereur. Ce film obtient un bon accueil par le public et les critiques, et se voit décerner l'oscar du meilleur documentaire en 2006, et obtient quatre nominations aux césars la même année (premier film, musique, son, montage). Ce sujet a également été repris par deux fois par la BBC et le présentateur David Attenborough, une première fois dans l'épisode cinq de la série sur l'Antarctique Life in the Freezer, et à nouveau en 2006 dans la série Planète Terre.
Les personnages principaux du film d'animation Happy Feet (2006) sont des Manchots empereurs, dont un est passionné de danse. Bien qu'il s'agisse d'un divertissement, ce film représente le cycle de vie des manchots et fait passer un message environnemental sur les risques du changement climatique et de la surpêche. Dans le film d'animation Les Rois de la glisse (2007), on retrouve un Manchot empereur surfeur nommé Zeke « Big-Z » Topanga.
L'album de 1998 Phantom Power du groupe The Tragically Hip comprend un titre nommé Emperor Penguin.
Plus de 30 pays ont représenté l'oiseau sur leurs timbres, même à plusieurs reprises pour l'Australie, le Royaume-Uni, le Chili et la France. Un timbre le représentant d'une planche (Penguins III) de 6,6 £ a été créé en novembre 2008 pour le territoire britannique antarctique.