Debutó en el cine interpretando al personaje de Tommy Ross en la película de terror Carrie (2013) y al poco tiempo ganó reconocimiento por su papel como Augustus Waters en el drama romántico Bajo la misma estrella (2014), actuación que le valió numerosos reconocimientos.

Asimismo, personificó a Caleb Prior en las películas Divergente (2014), Insurgente (2015) y Allegiant (2016).

[2]​[5]​ No fue hasta los doce donde recibió clases de actuación y protagonizó el musical escolar Guys and Dolls.

[17]​ Además de ello, cooprotagonizó Men, Women & Children (2014), dirigida por Jason Reitman.

[18]​ Elgort volvió a interpretar a Caleb Prior en The Divergent Series: Insurgent (2015) y The Divergent Series: Allegiant (2016), películas que, sin embargo, no lograron repetir el éxito de la primera entrega y tuvieron críticas negativas.

[22]​ Elgort protagonizó la película West Side Story (2021) en el papel de Tony.