Nacido en San Petersburgo, Rusia, Anton Yelchin se trasladó de niño a EEUU con sus padres, una pareja de campeones rusos de patinaje artístico. Para superar su timidez, asistió a clases de interpretación a los ocho años y enseguida descubrió que aquella era su vocación. Su madre se enteró de un casting infantil para un anuncio y, poco después, había nacido una estrella en un spot de Check E. Cheese.

Yelchin comenzó a trabajar como actor profesional un año después, en 1999, a la corta edad de nueve años. Su debut en el cine fue en la cinta independiente "A Man Is Mostly Water," y desde entonces no ha dejado de trabajar en filmes como "Corazones en Atlántida," con Anthony Hopkins (un papel que le valió el Young Artists Award en 2001 al mejor actor). Actuó también en "El cielo no puede esperar" al lado de Albert Finney, en "15 Minutos" con Robert DeNiro y Ed Burns, en "A Time for Dancing" con Meter Coyote, y en "La hora de la araña," junto a Morgan Freeman. Yelchin es el protagonista junto a Robin Williams, en la opera prima de David Duchovny como director. Asimismo, interviene en "Gente poco corriente" con Diane Lane y en el drama de Nick Cassavetes "Alpha Dog", una cinta basada en la vida del traficante de drogas Jesse James Hollywood.