Ansel Elgort fik sin første rolle i genindspilningen af Stephen Kings kendte gyser Carrie (2013), hvor han spiller den populære Tommy Ross. 

I 2014 medvirkede han i filmatiseringen af young adult-bogen Divergent (2014). Gennembruddet kom dog for alvor, da Elgort spillede Augustus Waters i En flænge i himlen (2014), overfor Shailene Woodley og baseret på John Greens bestseller. 

Siden da har han medvirket med i Divergent-efterfølgerne, Insurgent (2015) og The Divergent series: Allegiant (2016). 

I 2017 spillede Elgort titelrollen i Edgar Wrights musikalske kupfilm Baby Driver (2017).