Elio Germano nasce a Roma il 25 settembre del 1980 da una famiglia originaria del Molise (di Duronia, in provincia di Campobasso). La sua prima apparizione su uno schermo è nello spot tevisivo di una nota marca di Pandoro, mentre il debutto davanti alla macchina da presa avviene nel 1992 con la commedia di Castellano e Pipolo Ci hai rotto papà, nella quale è un intraprendente ragazzino milanese soprannominato "Cotoletta". Durante gli anni del liceo scientifico, il futuro attore studia recitazione presso la scuola Teatro Azione, trova un importante maestro in Giancarlo Cobelli, ma lascia le tavole del palcoscenico a favore del set cinematografico quando i fratelli Vanzina gli affidano il ruolo del protagonista nel fortunato Il cielo in una stanza, ambientato negli anni Sessanta. La sua performance lo impone all'attenzione generale, tanto che nel 2001 Ettore Scola lo chiama a impersonare il figlio del personaggio di Diego Abatantuono in Concorrenza sleale. Seguono Ultimo Stadio e la parte di un goffo e ingenuo carabiniere in Respiro di Emanuele Crialese.
L'anno dopo Germano mette a segno Ora o mai più e soprattutto Liberi, di cui è interprete principale - nei panni del ventenne Vince - insieme a Nicole Grimaudo e Luigi Maria Burruano. Il film di Tavarelli aumenta notevolmente le quotazioni di Elio, che diventa presenza costante del nostro cinema. Eccolo infatti lavorare con Giovanni Veronesi per Che ne sarà di noi, con Gabriele Salvatores per Quo vadis, Baby? e con Luca Guadagnino per Melissa P.. Dove però l'attore si dimostra davvero eccezionale è nell'ingiustamente ignorato Sangue, prima regia di Libero De Rienzo e storia di Iuri, ragazzo inquieto che ama la sorella di un amore incestuoso. Per Elio Germano, oltre a Romanzo criminale (che gli regala il personaggio del Sorcio), i film più significativi della decade iniziale degli anni Duemila sono certamente N (io e Napoleone) e Mio fratello è figlio unico. Il primo - diretto da Paolo Virzì - gli porta il Globo d'Oro per il Miglior Attore Rivelazione, mentre il secondo – di Daniele Luchetti, che lo affianca a Riccardo Scamarcio - gli fa vincere il David di Donatello e il Nastro D'Argento. Gli stessi premi Germano li otterrà con un altro lungometraggio di Luchetti - La nostra vita, presentato in concorso al Festival di Cannes nel 2010 - e con Il giovane favoloso di Mario Martone, bipoc dedicato a Giacomo Leopardi che costituisce a tutt'oggi una delle prove più sorprendenti di Elio. Tornando a Paolo Virzì, l'attore lo ritrova sul set di Tutta la vita davanti, che arriva in sala lo stesso anno di Come Dio comanda - film in cui il nostro ritrova Salvatores - e de Il passato è una terra straniera. In quest'ultimo, Elio Germano è un bravo ragazzo che si sta laureando in giurisprudenza che viene traviato da un giovane giocatore d'azzardo con il volto di Michele Riondino. La regia del film è di Daniele Vicari, che dirigerà Germano anche in Diaz.
Nel decennio successivo, Elio viene scelto da Ferzan Ozpetek come protagonista di Magnifica presenza, dov'è un pasticcere gay che va a vivere in una casa piena di fantasmi. Di lì a poco rincontra Giovanni Veronesi grazie a L'ultima ruota del carro, per poi recitare - in seguito all'esperienza con Martone - in Suburra, trasposizione dell'omonimo romanzo di Carlo Bonini e Giancarlo De Cataldo nel quale è il timido organizzatore di eventi Sebastiano. Un altro film fondamentale è per l'attore Alaska, che gli vale il Golobo d'Oro. Con due titoli stranieri all'attivo - Nine di Rob Marshall e il francese La dame dans l'auto avec des lunettes et un fusil, Elio Germano è Francesco d'Assisi ne Il sogno di Francesco, l'interprete principale de La tenerezza di Gianni Amelio con Micaela Ramazzotti, nonché il compagno di set di Fabio De Luigi in Questione di Karma.