Cinquième enfant d’une longue fratrie (neuf filles et six garçons), Ryan Kelley grandit dans la banlieue de Chicago avant de s’installer à Los Angeles à l’âge de 18 ans. Ses premiers pas précoces dans une publicité à seulement 2 ans sont loin d'être les derniers, puisque l’acteur en compte pas moins d’une cinquantaine à son actif. C’est ensuite le film Un ménage explosif qui lui permet de s’essayer au cinéma en 2002. Cette même année, il incarne le télépathe  Ryan James le temps de deux épisodes de la série Smallville, et l’une de ses sœurs, Kristie, joue à ses côtés dans Stolen Summer. En 2004, l’adolescent remporte un Independant Spirit Award pour sa performance dans le long-métrage Mean Creek. Deux ans plus tard, Clint Eastwood lui confie le rôle d’un marine dans son bouleversant Lettres d’Iwo Jima.

Le téléfilm Bobby : seul contre tous lui offre la possibilité de dévoiler l’étendue de ses talents de comédien. Il y interprète le personnage principal de cette histoire poignante, un jeune homosexuel livré à un destin tragique, poussé à bout par l’intolérance religieuse de sa mère à qui Sigourney Weaver prête justement ses traits.

La production signée MTV Teen Wolf embarque Kelley dans son aventure lors de sa troisième saison en 2014. C’est dans la peau de l’adjoint du shérif aux pouvoirs surnaturels, Jordan Parrish, que le jeune homme se fait une place dans la série au fil des épisodes.