Frequenta il Liceo Classico Giulio Cesare di Rimini con Federico Fellini.
Grazie al fratello Vittorio, scenografo già affermato, entra nel mondo del cinema nel 1942, in occasione della realizzazione de I bambini ci guardano per la regia di Vittorio De Sica, lo stesso regista, lo convincerà a collaborare con la Scalera Film, la più grande casa di produzione cinematografica del tempo. In questi anni arreda vari set, fra i quali: Quelli della Montagna per la regia di Aldo Vergano con Amedeo Nazzari. Nel 1945, all'indomani della liberazione, rientra a Roma per riprende l'attività cinematografica con la pellicola Il canto della vita per la regia di Carmine Gallone e Lo Sconosciuto di San Marino con Vittorio De Sica e Anna Magnani.
Con la fine delle ostilità l'Italia diviene un florido terreno di produzioni cinematografiche internazionali, a quel periodo verrà dato l'appellativo di Hollywood sul Tevere.
Elso Valentini verrà ingaggiato dalle Major Film Studios americane per arredare le scenografie di alcuni fra i più noti film del tempo: Black Magic - Cagliostro (Gli spadaccini della Serenissima), di Gregory Ratoff, Il Principe delle Volpi, di Henry King, Quo Vadis?, di Mervyn Le Roy, Othello di Orson Welles, Vacanze Romane di William Wyler, La Fiamma e la Carne di Richard Brooks, Beat the Devil - Il Tesoro dell'Africa, di John Huston, Elena di Troia, di Robert Wise.
Continuerà a realizzare set per le produzioni nazionali ed estere, cimentandosi su vari temi; classici, cappa e spada, religioso e costume, quali La Cortigiana di Babilonia, I Tre Moschettieri (la prima serie TV a 24 puntate della neonata RAI 1954) o Taxi di Notte con Beniamino Gigli antesignano dei futuri musicarelli.
Nel 1957 realizzerà, in qualità di coproduttore (ELVIFILM), sceneggiatore e attore, il primo film documentaristico sulla foresta amazzonica venezuelana Tierra Magica, il film sarà candidato al Festival di Berlino del 1959.
Verrà ingaggiato dalla Metro-Goldwyn-Majer per la realizzazione di Ben Hur, set che dovrà abbandonare, per motivi famigliari, durante la lavorazione. L'ultimo impegno cinematografico sarà nel 1960 con il film Esecuzione di massa con Van Johnson. Tornerà nella terra d'origine, la Repubblica di San Marino, per restarvi sino alla morte.