Anton Yelchin débute à dix ans dans un épisode d'"Urgences" (2000), dans le téléfilm "Gepetto" de Tom Moore (2000) et dans le film A MAN IS MOSTLY WATER de Fred Parnes (2000).

Il ne quitte plus le petit écran où il traverse les séries "Amy" (2002), "The Practice : Bobby Donnell & associés" (2002), "FBI : Portés disparus" (2003), "Larry et son nombril" (2004), "New York Police Blues" (2004), "Esprits criminels" (2006), "New York section criminelle" (2006), où il incarne le fils du héros psychanalyste de "Huff" (2004-06), et pour les téléfilms "Disparition" de Leslie Bohem (2002) et "Jack" de Lee Rose (2004) dont il tient le rôle titre.

Côté cinéma, il est le héros de la fantaisie DELIVERING MILO de Nick Castle (2001) avec Albert Finney puis seconde les stars dans les thrillers 15 MINUTES de John Herzfeld (2001) avec Robert de Niro et Edward Burns, LE MASQUE DE L'ARAIGNÉE de Lee Tamahori (2001) avec Morgan Freeman et COEURS PERDUS EN ATLANTIDE de Scott Hicks (2001) d'après Stephen King avec Anthony Hopkins.

Adolescent souvent bouclé et mutin, il traverse A TIME FOR DANCING de Peter Gilbert (2002), incarne David Duchovny jeune dans le film de ce dernier HOUSE OF D (2004), devient fils de Diane Lane dans FIERCE PEOPLE de Griffin Dunne (2005), psy junior CHARLIE BARTLETT de Jon Poll (2007) avec Robert Downey Jr, affronte fille et mère Eva Amurri et Susan Sarandon dans MIDDLE OF NOWHERE de John Stockwell (2008) et incarne le jeune dealer au cœur d'ALPHA DOG de Nick Cassavetes (2006).

L'année de ses 20 ans 2009 le propulse sur les écrans mondiaux dans les deux blockbusters fantastiques à succès TERMINATOR RENAISSANCE de McG (2009) et STAR TREK de J.J Abrams (2009, photo) et en amoureux du segment de Brett Ratner de NEW YORK I LOVE YOU (2009) face à Olivia Thirlby, Blake Lively et James Caan.

Puis il est fils de Mel Gibson et Jodie Foster dans LE COMPLEXE DU CASTOR de cette dernière (2011), de Toni Collette dans le mordant FRIGHT NIGHT de Craig Gillespie (2011) où il affronte Colin Farrell, et il aime Emma Roberts dans MEMOIRES OF A TEENAGE AMNESIAC de Hans Canosa (2010), Mischa Barton dans YOU AND I de Roland Joffé (2011) et Felicity Jones dans LIKE CRAZY de Drake Doremus (2011).

Il double Schtroumpf maladroit pour LES SCHTROUMPFS de Raja Gosnell (2011).