Charles Elton se educó en el Liverpool College y la Universidad de Oxford, donde se graduó en zoología en 1922, con un primero en su proyecto de investigación de campo y un tercero en los exámenes, y donde posteriormente tuvo toda su carrera académica. Durante sus estudios en Oxford conceptualizó sus ideas sobre la ecología animal, con el objetivo de convertir la historia natural en la ciencia de la ecología mediante la aplicación de métodos científicos para estudiar la vida de los animales en sus hábitats naturales y las interacciones con el medio ambiente.

En 1921, mientras aún era estudiante, Elton ayudó a Julian Huxley en una expedición a Spitsbergen, donde realizó un estudio ecológico de vertebrados árticos. Continuó en tres expediciones árticas más en 1923, 1924 y 1930. Él también pasó algún tiempo en el trabajo de campo en saint Kilda, Escocia. Su experiencia en el Ártico le llevó a una consultoría con la Compañía de la Bahía de Hudson en 1926-1931, para estudiar poblaciones fluctuantes de especies animales de interés para el comercio de pieles. Más tarde realizó estudios similares de poblaciones de ratones y ratones británicos. Pasó muchos años en la investigación de campo en Wytham Woods, Oxford.

La carrera temprana de Elton fue influenciada por Alexander Carr-Saunders, Victor Ernest Shelford y Gordon Hewitt. En 1922, Alexander Carr-Saunders escribió El Problema de la población: Un Estudio de la Evolución Humana, donde describe cómo la influencia de la superpoblación en los humanos tiene efectos en cascada en la vida vegetal y animal en todo el mundo. Elton más tarde aplicó estas ideas de fluctuación a los animales. Victor Ernest Shelford escribió Comunidades Animales en América Templada en 1913, donde esboza tres principios principales de la ecología: (1) énfasis en la importancia de estudiar la fisiología del organismo, en lugar de la fisiología de un órgano específico; (2) evaluación de los «fenómenos de comportamiento y fisiología» en relación con los entornos naturales; y (3) relación de la ecología de la vida vegetal con la de la vida animal. En el libro de Gordon Hewitt de 1921 The Conservation of the Wildlife of Canada, Elton notó los ciclos de población de linces canadienses y liebres con raquetas de nieve, y desarrolló una mayor comprensión de las fluctuaciones de población en vertebrados árticos con la Compañía de la Bahía de Hudson.

En 1932, Elton estableció la Oficina de Población Animal en Oxford, que se convirtió en un centro para recopilar datos sobre las fluctuaciones en las poblaciones de animales. En el mismo año, se fundó el Journal of Animal Ecology, con Elton como su primer editor. En 1936, fue nombrado lector de ecología animal en la Universidad de Oxford, y el Corpus Christi College lo eligió como investigador principal. Durante la Segunda Guerra Mundial, la Oficina de Población Animal fue encargada por el Consejo de Investigación Agrícola para encontrar métodos eficientes para controlar ratas, ratones y conejos. Después de la Segunda Guerra Mundial, Elton comenzó un estudio de 20 años de animales y sus interrelaciones en la finca Wytham de la Universidad de Oxford, cubriendo los de prados, bosques y agua. Después de su jubilación, hizo algunos estudios en América tropical.

El gran interés de Elton en la conservación de la naturaleza y los problemas en la gestión de las reservas naturales lo llevaron a ser instrumental en el establecimiento del Consejo de Conservación de la Naturaleza en 1949. Fue elegido miembro de la Royal Society en 1953 y recibió la Medalla Darwin de la sociedad en 1970.