Si la carrière d'Ellie Kemper est placée sous le signe de l'humour, ses premiers pas de comédienne sont loin de prêter à rire. Dès ses études secondaires, elle a pour professeur Jon Hamm, l'acteur vedette de la série Mad Men. Elle éveille d'abord les zygomatiques du public lors de prestations dans des groupes d'improvisation et des sketches diffusés à la télévision américaine, sans oublier quelques publicités. Régulièrement citée par le magazine Variety comme l'une des "10 comiques à voir" du pays, elle écrit et joue dans ses propres spectacles.

Sa véritable carrière télévisuelle et cinématographique ne débute qu'en 2007. Après des participations au sein de productions indépendantes, elle décroche son premier rôle marquant. Depuis 2009, elle incarne l'enjouée réceptionniste de la série The Office. Au départ engagée pour seulement quatre épisodes de la saison 5, l'actrice et son personnage plaisent tellement aux producteurs qu'elle devient régulière les saisons suivantes. En 2010, elle rejoint le casting d'American Trip (2010) avec Jonah Hill, puis retrouve un semblant de sérieux dans le Somewhere (id.) de Sofia Coppola.

Sa présence dans la comédie de mariage Mes meilleures amies, carton surprise au box office américain en 2011, n'est pas due au hasard. Dans cette production de Judd Apatow - qui était déjà en charge d'American Trip - dans laquelle elle incarne une candide demoiselle d'honneur, Ellie Kemper est dirigée par Paul Feig, réalisateur de plusieurs épisodes de... The Office. L'année suivante dans 21 Jump Street, adaptation de la série éponyme, elle recroise la route de l'acteur Jonah Hill. Mais son rôle de Professeur Griggs lui permet surtout de draguer "l'étudiant" Channing Tatum.