Eli Raphael Roth lahir di Newton, Massachusetts, dari keluarga Yahudi yang berasal dari Austria, Hongaria, Rusia, dan Polandia. Sejak usia 8 tahun, dia sudah membuat film Super 8 dan terinspirasi setelah menonton Alien karya Ridley Scott, yang membuatnya ingin menjadi produser dan sutradara.

Dengan bantuan alat dan darah ketchup bersama saudara dan teman-temannya, Eli telah membuat lebih dari 50 film pendek sebelum kuliah di NYU. Di sana, ia memenangkan student Academy Award dan lulus dengan predikat summa cum laude pada tahun 1994.

Setelah lulus, Eli bekerja di bidang produksi film dan teater di New York, menjalani berbagai peran dari asisten produksi hingga editor. Pada usia 20 tahun, ia menjabat sebagai kepala pengembangan untuk produser Fred Zollo, sebelum memutuskan menulis penuh waktu.

Selain menulis, Eli juga mengerjakan anggaran dan jadwal film, serta menjadi stand-in untuk mengamati proses sutradara dan aktor. Pada 1995, bersama temannya Randy Pearlstein, ia menulis skrip yang kemudian menjadi Cabin Fever (2002), meski sulit mendapatkan pendanaan.

Pada 1999, Eli pindah ke Los Angeles dan membiayai serial animasi Chowdaheads yang dibuat bersama Noah Belson. Serial ini awalnya direncanakan tayang di WCW, tapi batal tayang karena CEO WCW dipecat. Ia lalu mengembangkan serial stop motion The Rotten Fruit.

Dalam tahun-tahun berikutnya, Eli bekerja sama dengan sutradara David Lynch dan memproduksi konten untuk website davidlynch.com. Pada 2001, ia memproduksi Cabin Fever dengan anggaran $1.5 juta dari investor pribadi, yang kemudian sukses besar di festival dan pasaran.

Film tersebut menjadi film horor paling menguntungkan tahun 2003 dan mendapatkan pujian dari kritikus serta pembuat film terkenal. Kesuksesan ini membuka jalan bagi proyek lain seperti The Box (2009), dan pada 2003, Eli mendirikan perusahaan produksi horor, Raw Nerve, LLC.

Pada 2014, Eli Roth menikahi model dan aktris Chile, Lorenza Izzo. Ia terus aktif berkarya dan dikenal sebagai salah satu tokoh inovatif di genre horor Hollywood.