Ha recitato in un ampio numero di film; è apparsa in Tv e a teatro sia negli Stati Uniti che nella nativa Inghilterra. McElhone ha fatto il suo debutto cinematografico nel film Surviving Picasso-Sopravvivere a Picasso di James Ivory e da allora è apparsa in un vasto numero di pellicole, tra cui The Truman Show con Jim Carrey, Ronin con Robert De Niro, L'Ombra del Diavolo con Brad Pitt, l'adattamento cinematografico di Kenneth Branagh di Pene D'Amor Perdute, The Lighthouse Keeper e Ladies in Lavender di Charles Dance, con Judi Dench e Maggie Smith. McElhone ha recitato al fianco di George Clooney in Solaris di Steven Soderbergh. Anche in ambito televisivo è apparsa di frequente, recitando in un ruolo da protagonista al fianco di David Duchovny nello show di successo Californication della Showtime, e con Chris O'Donnell, Alfred Molina e Michael Keaton in The Company. A teatro ha recitato in produzioni come Honour diretto da David Gridley, The Count of Monte Cristo presso il Manchester's Royal Exchange e in The Cherry Orchard con il Moscow Arts Theatre. Trascorre il suo tempo tra Londra e Los Angeles.