Эллен Дрю родилась 23 ноября 1915 года в Канзас-Сити, штат Миссури. Ее отец был парикмахером. Вместе с семьей она переехала в Чикаго, и в 1931-м ее родители развелись, после чего отец вернулся назад в Канзас. Примерно через год Эллен, еще не достигнув совершеннолетия, получила работу в бухгалтерии в универсаме «Marshall Fields», но через шесть месяцев вновь осталась без работы. Она устроилась продавщицей бижутерии и детской одежды за 10$ в неделю. Позднее зарплата выросла до 15$.
В 1934 году Эллен выиграла титул «Мисс Энглвуд» в местном конкурсе красоты, и друзья уговорили ее попытать удачу в Голливуде. Да и сама Дрю, имея небольшой опыт участия в любительских спектаклях и огромное желание пробиться в кино, где ее кумиром была Маргарет Саллаван, хотела отправиться в Калифорнию. В это же время Эллен возобновила отношения с отцом, который повторно женился.
Понимая, насколько бессмысленно неопытной девушке ломиться в ворота киностудий и не давать проходу агентам, Дрю устроилась официанткой в Кондитерскую Брауна, популярное местечко у представителей мира кинематографа. Однажды, продавая мороженое, она познакомилась с Фредом Уоллесом, красивым молодым гримером, и они влюбились друг в друга. В 1935 году девушка отказалась от предложения актера Уильяма Демареста с его помощью добиться актерского контракта, не желая ставить под угрозу роман с Уоллесом. Эллен и Фред поженились, в начале 1936-го у них родился сын Дэвид. Но вскоре Эллен , с разрешения мужа, при поддержке Демареста заключила контракт со студией «Paramount Pictures».
Арти Джонсон, ассистент режиссера-постановщика Уэсли Рагглса, в 1938-м оказался под большим впечатлением не только от красоты Дрю, но и от эмоционально сыгранной ею сцены в пьесе «Золотой мальчик». Решив, что актриса превосходно подходит на ведущую женскую роль в новом киномюзикле Рагглса, «Sing You Sinners», он пригласил ее на кинопробы. Выиграв и сыграв эту роль, Эллен получила много положительных отзывов критиков, обращающих внимание на ее красоту и естественность.
Так началась звездная карьера новой инженю «Paramount Pictures», еженедельный доход которой возрос со 100$ до 1000$. Причем по желанию студии до 1939-го Дрю была вынуждена говорить, что живет с тетей и двоюродным братом, скрывая правду о муже и сыне. В конечном итоге, актриса развелась с Уоллесом, но осталась с ним в дружеских отношениях. С 1938 по 1943 год Дрю снималась в фильмах студии «Paramount Pictures», среди которых «Пойте, грешники» (1938) с Бингом Кросби и «Леди из Кентукки» (1939) с Джорджем Рафтом. Её партнёрами по съёмкам были Рональд Колман, Уильям Холден, Бэзил Рэтбоун, Дик Пауэлл и Роберт Престон.
16 августа 1941 года Эллен вышла замуж за сценариста Сайя Бартлетта, который поступил на военную службу и к 1942-му был переведен в Англию. Карьера Дрю была заморожена, и даже когда Бартлетт стал первым американским офицером, принявшим участие в бомбардировке Берлина, и вместе с гордой супругой красовался на первых страницах всех газетах США, коренным образом ничего не изменилось. Когда актриса снималась в хорроре «Остров мертвых» 1944 года, Борис Карлофф серьезно повредил спину, вплоть до операционного вмешательства, и съемки приостановились на четыре месяца. Эллен не виделась с мужем вот уже год, однако ее студия не разрешила ей взять отпуск и навестить Сайя в штате Небраска. Пришлось довольствоваться телефонными звонками.
С войны в 1945-м вернулся совершенно чужой ей человек, и в июле 1949-го Бартлетт и Дью развелись. В третий раз актриса вышла замуж 30-го мая 1951-го, за Уильяма Т. Уокера, представителя семейства, сколотившего состояние в автомобильном бизнесе.
В 1950-х годах карьера актрисы пошла на спад, она снималась в основном на телевидении. Одной из последних для Эллен Дрю стала роль Джулии Уэбберли в эпизоде телесериала «Перри Мейсон». В сентябре 1967-го распался ее брак с Уокером, однако в 1971-м она вновь попытала счастье, с Джеймсом Эдвардом Гербертом. Их брак закончился разводом в 1976 году.
Эллен Дрю скончалась 3 декабря 2003 года в Палм-Дезерт, Калифорния. За свой вклад в американскую киноиндустрию актриса удостоена звезды на Голливудской аллее славы.