Né Lee Earle Ellroy à Los Angeles en 1948, James Ellroy est le fils d’une infirmière et d’un comptable. Lorsque ses parents divorcent en 1954, il est confié à la garde de sa mère et emménage avec elle à El Monte, un quartier pauvre de Los Angeles. C’est là qu’elle sera assassinée en 1958. Les tentatives de James pour découvrir son meurtrier feront plus tard l’objet de son livre, «Ma part d’ombre», écrit en 1996.
Après la mort de sa mère, James va vivre avec son père. Il a onze ans quand celui-ci lui offre «The Badge : a History of the LAPD», un livre de Jack Webb. Il y découvre l’histoire du Dahlia Noir, et y puise les personnalités de policiers et de malfrats qui peupleront ses romans sur Los Angeles.
James va au lycée de la ville de Fairfax. Adolescent avide d’attention, il écrit des pamphlets aux filles qui l’intéressent, critique JFK et prône ouvertement le rétablissement de l’esclavage. Au début des années 60, il suit avec assiduité la série «Le fugitif» et se passionne pour les romans criminels et les films policiers à la fin de son adolescence. Quand il n’est pas occupé à lire, il vole à l’étalage de la nourriture et des magazines pornos. A cette époque, son père a une attaque d’apoplexie et James doit bien malgré lui endosser le rôle d’aide-soignant. Il est finalement expulsé du lycée de Fairfax pour ses déclarations sur le nazisme en cours d’anglais. Il s’engage peu de temps après dans l’armée. Il ne s’y sent pas à sa place et se fait du souci pour son père : il fait semblant de bégayer et convainc le psychiatre de l’armée qu’il n’est pas mentalement apte au combat. Trois mois plus tard, il est libéré. Peu de temps après son retour à Los Angeles, son père meurt à l’hôpital.
Peu après, James emménage dans son propre appartement avec l’argent gagné dans l’armée. Il est envoyé en maison de redressement pour avoir tenté de voler un steak. A sa sortie, des amis de son père, qu’il surnomme «les cinglés de l’aile droite», deviennent ses tuteurs. A 18 ans, il se retrouve à la rue. Il vit dans les parcs publics et de ce qu’il trouve dans les containers de vieux vêtements. Il s’introduit par effraction dans le domicile des filles qu’il apprécie et vole leurs sous-vêtements. Il boit, essaye différentes drogues, et lit des centaines de romans criminels. Il découvre le Benzedrex, un médicament à inhaler pour les sinus, qu’il avale pour se défoncer. Pendant l’hiver, il squatte des appartements libres. La police le surprendra à maintes reprises, ce qui lui vaudra de nombreux séjours derrière les barreaux. A sa sortie de prison, James Ellroy obtient un emploi dans une librairie pour adultes et dévore les magazines. Le Benzedrex le conduit au bord de la schizophrénie et l’alcool le détruit peu à peu. Il souffrira de pneumonie à deux reprises, et développera un syndrome cérébral post-alcoolique.
Craignant pour sa santé, il s’inscrit alors aux Alcooliques Anonymes et cesse de boire. Il finit par gagner sa vie régulièrement comme caddy de golf et commence alors à imaginer la trame d’un roman, qui deviendra «Brown’s Requiem».
A trente ans, il écrit et vend son premier roman. Il s’est depuis imposé comme l’un des plus grands romanciers américains avec des oeuvres comme «Clandestin», «Lune sanglante», «A cause de la nuit», «La colline aux suicidés», «Le Dahlia Noir», «Le Grand Nulle Part», «L.A. Confidential», «White Jazz», «American Tabloïd», élu roman de l’année 1995 par Time Magazine, «Ma part d’ombre», élu meilleur livre de l’année 1996 par ce même magazine, «Crimes en série», «American Death Trip», élu meilleur livre de l’année 2001 par le Los Angeles Times ou «Destination morgue».