Sinh tại thành phố New York, cha mẹ là người nhập cư. Bà tốt nghiệp trường Hunter College năm 1937 và Đại học New York(M.Sc.) năm 1941. Không thể được bổ nhiệm vào một chức vụ nghiên cứu ở trình độ đại học vì là phụ nữ, bà làm phụ tá trong phòng thí nghiệm và giáo viên trường cao trung. Sau đó, bà làm phụ tá cho Hitchings tại Công ty được phẩm Burroughs-Wellcome(nay là GlaxoSmithKline). Bà chưa hề đạt được bằng tiến sĩ chính thức, nhưng sau này đã được thưởng bằng tiến sĩ danh dự của Đại học bách khoa New York năm 1989.
Vừa làm việc một mình, vừa làm chung với George H. Hitchings, Elion đã tạo ra khá nhiều dược phẩm mới, sử dụng các phương pháp nghiên cứu theo kỹ thuật mới, phương pháp mà sau này dẫn tới việc tạo ra thuốc AZT để trị bệnh AIDS. Thay vì dựa trên phương pháp "trial-and-error", Elion và Hitchings đã sử dụng những khác biệt trong ngành hóa sinh giữa các tế bào của người thường với "gien gây bệnh" (pathogen) để thiết kế chế tạo các loại thuốc có thể giết hoặc ngăn chặn việc tái sinh của các gien gây bệnh đặc biệt, mà không gây hại tới các tế bào của người bệnh.
Năm 1988 Elion được thưởng giải Nobel Y học, chung với Hitchings và Sir James Black. Ngoài ra, bà cũng được thưởng Huy chương Khoa học quốc gia (National Medal of Science) (1991) và Giải Lemelson-MIT Lifetime Achievement (1997). Năm 1991 bà trở thành người phụ nữ đầu tiên được đưa vào National Inventors Hall of Fame.
