Родители Гертруды Элайон в 1908 г. иммигрировали в США из Российской империи, отец - из Тракая (ныне Литва), мать - из Гродно (ныне Беларусь). Гертруда окончила Хантер-колледж (1937) и Нью-йоркский университет (1941). Работала лаборантом и учительницей, пока не стала ассистентом у Джорджа Хитчингса в фармацевтической компании Бороу-Веллкам (позже Смит-Клайн).

Среди лекарственных препаратов, созданных Элайон, меркаптопуринол (антилейкемический препарат), азатиоприн (иммуносупрессор), аллопуринол (применяемый при подагре), пириметамин (антималярийный препарат), ацикловир (антивирусный препарат для лечения герпеса) и др.

Элайон как женщина не смогла поступить в аспирантуру и никогда формально не защищала докторскую диссертацию, но позже получила почётную степень доктора философии от Университета Вашингтона. В 1988 году Элайон получила Нобелевскую премию по физиологии и медицине вместе с Джеймсом Блэком и её многолетним руководителем Джорджем Хитчингсом "за открытие важных принципов лекарственной терапии".
   

Имя Гертруда состоит из германских корней ger - "копьё" и thrud - "сила". Имя Белл - от французского слова belle, означающего "красивая". Фамилия Элайон - американизированная форма фамилии Елионский, происходящей от названия Елеонской (Масличной) горы напротив восточной стены Старого города Иерусалима.