Fils de citoyens de San Marino, il a fréquenté le lycée classique Julius Caesar avec Federico Fellini. Il est entré dans le monde du cinéma en 1942 travaillant en tant qu'assistant décorateur dans le film Les Enfants Nous Regardent réalisé par Vittorio de Sica.

Par la suite, il a commencé sa collaboration avec la production cinématographique Scalera Film, la plus grande maison italienne de production de films de cette époque. Pendant la période fasciste, il a travaillé comme décorateur de plateau jusqu'en 1943 notamment sur Quelli Della Montagna réalisé par Aldo Vergano avec Amedeo Nazzari.

En 1945, au lendemain de la libération, il est retourné à Rome pour reprendre sa carrière dans l'industrie cinématographique avec Le Chant de la Vie réalisé par Carmine Gallone et Lo Sconosciuto di San Marino réalisé par Michał Waszyński, avec Vittorio de Sica et Anna Magnani. Un film dédié à la petite République de San Marino pour avoir accueilli 110 000 Italiens pendant six mois.

Elso Valentini est embauchée par de nombreux grands studios de cinéma américains pour travailler comme décorateur pour certains des films les plus célèbres de l'époque.

Il a été producteur, scénariste et acteur de Tierra Magica, le premier film documentaire sur la forêt amazonienne.

Son dernier film a été pour la Metro-Goldwyn-Major et le Ben-Hur réalisé par William Wyler. Après deux mois de production, il devra abandonner pour des raisons familiales. Il est retourné dans le pays de ses racines, la République de San Marino, jusqu'à sa mort en 1998.