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Après avoir été notamment le protégé d'Aaron Copland, Elmer Bernstein commença sa carrière à la télévision, à la radio et au théâtre au début des années 1950.
En 1955, il fit forte impression avec sa partition pour le film d'Otto Preminger, L'Homme au bras d'or, où pour la première fois le jazz est introduit comme élément narratif, et non plus comme fond musical.
En 1956, dans un style orchestral radicalement différent, Cecil B. DeMille lui confie la tâche titanesque de mettre en musique Les Dix Commandements.
Ces deux coups de maître successifs et son éclectisme lui ouvrent dès lors les portes d'Hollywood, où il œuvre aussi bien dans les films historiques et les westerns, que les films intimistes (Le Prisonnier d'Alcatraz, Du silence et des ombres).
À la fin des années 1970, sa carrière prend un virage plutôt surprenant vers la comédie, où ses mélodies dramatiques ironiquement décalées se fondent à merveille dans l'univers déjanté de American College de John Landis en 1978, et surtout d'Y a-t-il un pilote dans l'avion ? en 1980 du trio ZAZ.
Après le succès de SOS Fantômes en 1984 et par crainte de rester prisonnier de ce genre de films, il s'oriente peu à peu vers des œuvres plus sérieuses et intimistes comme My Left Foot en 1989 ou Les Arnaqueurs en 1990.
En 1991, Martin Scorsese lui confie la musique du remake de Les Nerfs à vif, où Elmer Bernstein rend un hommage appuyé à son confrère et ami Bernard Herrmann en adaptant fidèlement l'œuvre composée par ce dernier pour le film original de 1962 (en insérant également quelques passages de la partition rejetée d'Herrmann pour le film d'Hitchcock Le Rideau déchiré).
Une de ses dernières partitions sera pour le film de Todd Haynes, Loin du Paradis en 2002, qui fera figure d'œuvre-testament en forme d'hommage à la musique du "Golden Age", dont il aura brillamment assuré la relève.