Elio Germano nasce a Roma nel 1980. Durante il liceo frequenta per tre anni un corso teatrale presso la scuola Teatro Azione, diretta da Isabella del Bianco e Cristiano Censi. Nel 1999 deve decidere se seguire una tournée teatrale di uno spettacolo diretto da Giancarlo Cobelli o accettare la scrittura propostagli da Vanzina, che lo aveva scelto come protagonista del suo nuovo film "Il cielo in una stanza". Opta per il cinema e lascia il teatro; da quel momento inizia una folgorante carriera che lo vede come attore in film diretti da registi italiani tra i più apprezzati nel panorama nazionale: da Scola in "Concorrenza sleale", a Crialese nel premiatissimo "Respiro", da Tavarelli in "Liberi" a Veronesi in "Che ne sarà di noi", per il quale è stato candidato ai David di Donatello ed ai Nastri d'Argento come migliore attore non protagonista.
È tra i protagonisti di "Romanzo Criminale" di Michele Placido. Lavora con il premio Oscar Gabriele Salvatores in "Quo vadis baby?" e a seguire in "Come Dio comanda" dal grande romanzo di Ammanniti; e con Paolo Virzì in "N" e "Tutta la vita davanti"; con Daniele Vicari in "Il passato è una terra straniera" e "Diaz - don't clean up this blood"; con il film di Daniele Luchetti "Mio fratello è figlio unico" ottiene il David di Donatello come migliore attore protagonista, il Globo D'Oro ed il Ciak d'Oro dai critici cinematografici italiani.
Nel maggio 2010 nella 63° edizione del Festival di Cannes, è stato premiato come miglior attore ex aequo con Xavier Bardem per la sua interpretazione nel film "La nostra vita" di Daniele Luchetti, unico film italiano in concorso, ed ha dedicato la palma d'Oro "all'Italia e agli italiani che fanno di tutto per rendere il Paese migliore, nonostante la loro classe dirigente". Per lo stesso film sono seguiti altri importanti riconoscimenti , tra cui il Nastro D'Argento e il David di Donatello.
Tra il 2010 e il 2011 torna a teatro dopo molti anni di assenza con il monologo "Thom Pain" di Will Eno, di cui ne è interprete e regista. Nel 2011 è il protagonista di "Faccia d'Angelo" miniserie per Sky ispirata alla Mala del Brenta. Nel 2012 è protagonista del film "Magnifica presenza" di Ferzan Ozpetek per il quale vince il Ciak d'Oro. Nello stesso anno è il protagonista del film di Giovanni Veronesi "L'ultima ruota del carro".
Nel 2013 interpreta Giacomo Leopardi nel film di Mario Martone "Il giovane favoloso", film che un anno dopo riscuote un grande successo di pubblico e grazie al quale nel 2015 vince Il David di Donatello come miglior attore protagonista, nonché il Nastro D'Argento Speciale. Protagonista del film di Claudio Cupellini "Alaska" girato tra Italia e Francia, e di "Suburra" di Stefano Sollima accanto a Pierfrancesco Favino e Claudio Amendola, è l'attore principale del film di Gianni Amelio "La tenerezza", del 2017.