Gertrude Belle Elion nació en Nueva York, hija de inmigrantes de familias judías.Su padre era un dentista de Lituania y su madre era costurera o ama de casa de Polonia. Recibió un bachiller en Química del Hunter College en 1937 y una maestría también en Química de la Universidad de Nueva York en 1941. Murió por causas naturales en Carolina del Norte en 1999, con ochenta y un años.Nunca se casó y nunca tuvo hijos.
Estudió Química en el Hunter College en la ciudad de Nueva York cuando tenía quince años.Gracias a su buen expediente académico consiguió una oportunidad para conseguir su licenciatura. En 1929 la situación económica de la familia empeora considerablemente,ya que no podía permitirse pagar los estudios en el college.
Las dificultades también continuaron al salir del college. No tenía dinero para cursar un máster. Por eso buscó trabajo, pero entonces casi no había mujeres en los laboratorios científicos. En una entrevista Elion dijo que en las entrevistas de presentación le dijeron que distraería a sus compañeros de trabajo. Por estas dificultades Elion fue a una escuela para secretarias por un periodo corto y después aceptó un puesto enseñando Bioquímica a enfermeras por tres meses.Finalmente logró trabajar para un químico, pero sin beneficios económicos.
En 1939 empezó un máster en Química en la Universidad de Nueva York. Durante sus estudios trabajó como profesora sustituta de Química, Física y Ciencia General en varios institutos de Nueva York. En 1941 recibió su máster.
El mismo año que terminó el máster, su prometido falleció a causa de una infección del corazón, una enfermedad que fue curable sólo unos años después con la llegada de la penicilina. La pérdida de ambos seres queridos fue el detonante para dedicarse a la investigación médica.