Кэри Элвес родился 26 октября 1962 года в Лондоне. Окончил школу «Эрроу» в Англии, колледж Сары Лоуренс в Нью-Йорке и Лондонскую академию музыкального и драматического искусства.
Его отец Доминик Элвес и дед Саймон Элвес — известные в Великобритании художники-портретисты. Отец покончил жизнь самоубийством в 1975 году.
Первой большой ролью для него стал герой Уэстли в фильме «Принцесса-невеста». Последующие роли были или драматическими («Слава»), или комедийными («Горячие головы»). Большую известность принесла главная роль в фильме «Робин Гуд: Мужчины в трико», пародии на фильм с участием Кевина Костнера. В дальнейшем он часто играл в популярных фильмах: «Дракула», «Смерч», «Лжец, лжец». В 2004 году снялся в триллере «Пила», а также «Пила 3D».
Также Элвес играл в сериалах. В последнем сезоне (2001—2002) сериала «Секретные материалы» он играл заместителя начальника управления ФБР Брэда Фоллмера, а в 2005 году сыграл молодого Кароля Войтылу в телесериале «Папа Иоанн Павел II»
В 2005 году подал иск в суд против продюсеров фильма «Пила». Он утверждал, что в качестве гонорара ему обещали 1 % от общих кассовых сборов фильма, но он получил меньше.