Mannequin à l'âge de douze ans, Elijah Wood fait sa première apparition à l'écran dans le clip "I'm your girl" de Paula Abdul. Au cinéma, il débute en jouant de petits rôles dans Retour vers le futur II (1989) de Robert Zemeckis et Affaires privées (1990) de Mike Figgis. Dans les années 90, le jeune comédien partage l'affiche avec des stars telles que Mel Gibson (Forever young en 1992), Kevin Costner (A chacun sa guerre en 1994), Bruce Willis (L'Irrésistible North) ou encore Kevin Kline (Ice storm d'Ang Lee en 1997).

S'il est titulaire de seconds rôles de luxe, Elijah Wood s'illustre également en tête d'affiche. Il domine ainsi les distributions des films familiaux Les Aventures d'Huckleberry Finn (1993) et Flipper (1996), ainsi que celle du film-catastrophe Deep impact (1998). Il incarne ensuite un élève aux prises avec des extraterrestres dans The Faculty de Robert Rodriguez aux côtés de jeunes acteurs qui débutent comme Jordana Brewster ou Josh Hartnett. Wood retrouvera le cinéaste mexicain des années plus tard pour une apparition mystérieuse et tout en noir et blanc dans Sin City (2007).

C'est à partir de 2001, avec la trilogie du Seigneur des anneaux de Peter Jackson, que le visage de l'acteur devient véritablement familier du grand public. Devenu star grâce à son incarnation du hobbit Frodon Sacquet, il choisit ses rôles avec méticulosité. En 2004, il donne la réplique à Jim Carrey dans le Eternal sunshine of the spotless mind de Michel Gondry, rejoint une bande de Hooligans, puis tient la vedette de Tout est illuminé (2005), première réalisation de l'acteur Liev Schreiber qui le voit incarner un jeune Juif américain sur les traces de son passé.

Wood fait ensuite une courte escale en France dans le film collectif Paris, je t'aime (2006) et fait partie du casting éclectique du film Bobby qui revient sur l'assassinat de Robert F. Kennedy. Il s'essaye au doublage de film animé avec Happy Feet (2006) et sa suite, puis pour Numéro 9 (2009) avant de mener l'enquête dans les couloirs d'une célèbre université dans Crimes à Oxford. L'acteur change ensuite de registre avec la comédie romantique Les Meilleurs amis (2010), où il est accompagné de Katie Holmes et d'Anna Paquin.

Toujours prêt à tenter de nouvelles aventures, Elijah Wood tourne dans des courts métrages indépendants, mais aussi dans des clips comme pour le groupe de rock "Danko Jones". Il fait un détour par la télévision où il double de nombreux personnages de la série d'animation Robot Chicken avant d'obtenir le premier rôle de la série comique Wilfred (2011). L'acteur revient au cinéma avec un film choc, Maniac, remake du slasher culte de 1980 où il interprète un serial-killer psychopathe dont la violence ne connait pas de limites. Un rôle d'une extrême brutalité pour un original film d'horreur à l'esthétique très travaillée.

Privilégiant les thrillers, Elijah Wood campe les rôles principaux de Grand Piano (2013) et Open Windows (2015), tous les deux inédits en France, avant de faire équipe avec le musclé Vin Diesel dans sa lutte contre les sorcières via le blockbuster Le Dernier chasseur de sorcières.