All'anagrafe Mary Elle Fanning, sorella di Dakota Fanning.

La diciannovenne Elle Fanning ha interpretato personaggi che spaziano da un ragazzo transgender in 3 Generations – Una famiglia quasi perfetta a quello della bella addormentata in Maleficent, alla figlia del pianista jazz Joe Albany in Low Down, a un'adolescente britannica nella Londra degli anni '60 in Ginger & Rosa e una predicatrice in La legge della notte di Warner Brothers, del regista Ben Affleck.

Nel 2016 Elle ha recitato in The Neon Demon di Nicolas Winding Refn. Interpreta Jesse, un'aspirante modella che si trasferisce a Los Angeles e diventa il bersaglio di un gruppo di donne ossessionate dalla bellezza e desiderose di "divorare" la sua giovinezza e vitalità. Il film è stato presentato in anteprima mondiale al Festival di Cannes del 2016. Nello stesso anno ha recitato in Le donne della mia vita di Annapurna, dello sceneggiatore/regista Mike Mills. Recita al fianco di Annette Bening, Greta Gerwig e Billy Crudup. Ambientato nel 1979 a Santa Barbara, la storia segue tre donne di diverse epoche che si riuniscono per insegnare a un ragazzo la vita e l'amore. Il film è stato presentato in anteprima mondiale al New York Film Festival del 2016.

Nel 2017 è protagonista di How to Talk to Girls at Parties di John Cameron Mitchell, presentato in anteprima mondiale al Festival di Cannes e The Vanishing of Sidney Hall dello sceneggiatore e regista Shawn Christensen, al fianco di Logan Lerman.

Nel 2018 termina le riprese di I Think We're Alone Now del regista Reed Morano, dove recita al fianco di Peter Dinklage, Galveston di Melanie Laurent, al fianco di Ben Foster. Nello stesso anno inizia la produzione di Teen Spirit, l'esordio alla regia di Max Minghella. Prodotto da Fred Berger e Brian Kavanaugh-Jones (La La Land) il film è un musical basato sulla storia di un’adolescente timida che sogna la popolarità come via di fuga dalla sua piccola città e dalla famiglia in frantumi.

Elle ha ricevuto nomination ai British Independent Film Award e ai Critics' Choice Movie Award per la sua interpretazione in Ginger & Rosa di Sally Potter. Ha vinto come Migliore attrice al Karlovy Vary International Film Festival 2014 e il Premio Spotlight al Mill Valley Film Festival 2014 per la sua interpretazione in Low Down.

Tra gli altri film di Elle ricordiamo: Babel di Alejandro González Iñárritu, al fianco di Adriana Barraza; The Door in the Floor di Tod Williams, al fianco di Jeff Bridges, Kim Basinger e Jon Foster; Reservation Road di Terry George, con Joaquin Phoenix e Jennifer Connelly; Somewhere di Sofia Coppola, che ha vinto il Leone d’Oro come Miglior film al Festival di Venezia del 2010; La mia vita è uno Zoo di Cameron Crowe; Super 8 di J. J. Abrams; Twixt di Francis Ford Coppola; L’ultima parola – La vera storia di Dalton Trumbo del regista Jay Roach, con Bryan Cranston; Il curioso caso di Benjamin Button, pluripremiato film di David Fincher, dove interpreta l’incarnazione del personaggio di Cate Blanchett, al fianco di Brad Pitt.