Ellie Goulding werd geboren in Hereford en volgde lessen aan het Lady Hawkins' High School te Kington, in Herefordshire. Daarna ging ze naar het Hereford Sixth Form College om vervolgens drama te studeren aan de Universiteit van Kent. Aldaar werd haar geadviseerd een jaar vrijaf te nemen om haar talent te ontplooien.

Op 22 september 2009 tekende Goulding een platencontract bij Polydor Records. Haar eerste single, "Under the Sheets", werd echter uitgegeven door het onafhankelijke platenlabel Neon Gold Records om niet te veel druk op Goulding te leggen. De volgende maand verzorgde ze in het Verenigd Koninkrijk het voorprogramma voor de electropopzangeres Little Boots en op 30 oktober 2009 trad ze in het televisieprogramma Later with Jools Holland op met de nummers "Under the Sheets" en "Guns and Horses".

Op 22 februari 2010 verscheen haar tweede single, genaamd "Starry Eyed". Dit nummer werd gebruikt als filmmuziek in de komedie Kick-Ass. Haar debuutalbum werd op 1 maart 2010 uitgebracht door Polydor. Het album werd grotendeels geproduceerd door Starsmith. Het album bereikte de hoogste positie in de Britse hitlijsten. Op 17 mei 2010 werd haar derde single, "Guns and Horses", uitgebracht. In mei en juni van datzelfde jaar verzorgde Goulding het voorprogramma van de Amerikaanse zanger John Mayer.

In 2011 zong ze samen met rapper Tinie Tempah op de single "Wonderman", die op 6 maart dat jaar werd uitgebracht.

Haar tweede studioalbum, getiteld Halcyon, kwam uit op 8 oktober 2012. Het album is geproduceerd door Jim Elliot en werd op 21 augustus 2012 voorafgegaan door de single "Anything Could Happen", waarvan de uitgave aanvankelijk gepland stond voor 30 september. Dit nummer haalde plaats vijf in de UK Singles Chart.