Gad Elmaleh a grandi à Casablanca où il fait une partie de sa scolarité secondaire au lycée Lyautey de Casablanca, au lycée privé Ozar-Hatorah, à l'École normale hébraïque, entre autres établissements. Gad signifie Joie en hébreu, Elmaleh (المالح) signifie salé en arabe. Son père, David Elmaleh, est commerçant et pratique l'art du mime en amateur.
En 1988, à 17 ans, Gad quitte le Maroc pour aller étudier les sciences politiques à Montréal (Québec, Canada), puis vient en France en 1992 à Paris, pour suivre une formation artistique au cours Florent pendant deux ans et demi.
En 2004, il est un boxeur, le parrain d’Agir Réagir, un CD en faveur des sinistrés du tremblement de terre qui a secoué la région d'Al-Hoceima, au Maroc le 24 février de cette année-là. Le 22 mars 2006, il est fait chevalier des Arts et des Lettres par le ministre de la culture Renaud Donnedieu de Vabres. Le 16 juin 2007, il reçoit un diplôme de maîtrise honoris causa en sciences humaines et sociales à l'Université Al-Akhawayne d'Ifrane, au Maroc.
Fier de ses origines juive et marocaine, il a pris position pour la possible réunion des communautés arabe et juive.
Il est père d'un garçon, Noé, né le 1er novembre 2000 de son union avec l'actrice Anne Brochet, dont il est séparé depuis 2002. Après une romance de quatre ans avec la danseuse étoile Aurélie Dupont, il est en couple de fin 2009 à septembre 2010 avec la journaliste Marie Drucker.
Une salle de Théâtre est baptisée en son nom aux Cours Florent.

Il débute en tant qu'assistant d'Elie Kakou (qui devient son ami). Il fait quelques apparitions rapides dans quelques-uns de ses sketchs. Dans les bonus des DVD du comique, on peut souvent voir Gad Elmaleh en arrière-plan.
En 1996, il fait partie de l'équipe du Morning d'Arthur sur Europe 2 où il interprète des auditeurs fictifs de l'émission qui téléphonent à l'animateur. Le personnage le plus fréquemment apparu est Momo Zemio, un jeune Marocain qui a acquis la nationalité française par un mariage blanc et qui cherche à retrouver sa femme qui s'est enfuie après l'avoir dépouillé.
En 1997, il présente son premier spectacle en solo Décalages, mis en scène par Isabelle Nanty et apparaît dans son premier film Salut cousin !.
Il se consacre au cinéma comme acteur jouant de nombreuses comédies mais aussi interprète des rôles dramatiques comme dans L'homme est une femme comme les autres ou Train de vie. Il présente en 2001, son second one man show La Vie normale et dans le rôle du séducteur Dov dans le film La Vérité si je mens ! En 2002, il joue aux côtés de Cécile de France dans le film A+ Pollux, réalisé par Luc Pagès.
En 2003, il est à l'affiche de la comédie Chouchou inspirée d'un sketch de La Vie normale dont il est également le co-scénariste et où il joue un travesti romantique aux côtés d'Alain Chabat.
En 2005, il joue dans Olé ! aux côtés de Gérard Depardieu et est en tournée pour son spectacle : L'autre c'est moi.
En 2006, on le retrouve au cinéma dans La Doublure de Francis Veber où il incarne François Pignon, puis dans Hors de prix de Pierre Salvadori. En septembre 2006, Gad Elmaleh réalise une mini-tournée aux États-Unis, marquée par un spectacle à Broadway au Beacon Theater devant un public de 3 000 personnes. Le 6 janvier 2007, il est élu « homme le plus drôle de l'année » (par les spectateurs de la chaîne française TF1) devant 49 autres humoristes.
Gad Elmaleh photographié en 2007 par le Studio Harcourt.Au début de l'année 2007, il reprend L'autre c'est moi (avec des modifications qui préparent son nouveau spectacle) au Maroc, en France en Belgique et en Suisse. C'est dans le cadre du Festival Juste pour rire 2007, à Montréal au Canada, que l'humoriste présente sa prestation, Papa est en haut, pour la première fois.
La tournée commence en octobre 2007 et s'arrête en 2008. Pendant cette pause, Gad Elmaleh réalise le film Coco, également issu de La Vie normale et est « récompensé » par un Gérard dans la catégorie « Gérard de la feignasse tellement décontractée du gland qu'elle recycle un de ses vieux sketches en film d'une heure et demie ». Il reprendra la tournée une fois le film sorti jusqu'en 2010
Le DVD de ce spectacle a été commercialisé le 6 novembre 2008. Il reprend Papa est en haut pendant deux ans (jusqu'en 2010) à Paris au Palais des Sports, ainsi qu'en Province, et réfléchi déjà à un nouveau spectacle pour 2011 portant sur l'écologie.
Il a animé les César en 2004 et 2005 ainsi que le 27 février 2010 aux côtés de Valérie Lemercier.

Acteur :
1995 : Salut cousin ! de Merzak Allouache
1996 : Les Sœurs Hamlet d'Abdelkrim Bahloul
1996 : XXL d'Ariel Zeitoun
1997 : Vive la République ! d'Éric Rochant
1998 : Train de vie de Radu Mihaileanu
1998 : L'homme est une femme comme les autres de Jean-Jacques Zilbermann
1999 : On fait comme on a dit de Philippe Bérenger
2000 : Deuxième vie de Patrick Braoudé
2000 : La Vérité si je mens ! 2 de Thomas Gilou
2001 : A+ Pollux de Luc Pagès
2001 : Les Gens en maillot de bain ne sont pas (forcément) superficiels d'Éric Assous
2003 : La Beuze de François Desagnat et Thomas Sorriaux
2003 : Chouchou de Merzak Allouache
2003 : Les Clefs de bagnole de Laurent Baffie (Film dans lequel il ne fait qu'une simple apparition)
2003 : Les 11 commandements de François Desagnat et Thomas Sorriaux
2004 : Olé ! de Florence Quentin avec Gérard Depardieu
2004 : Bab el web de Merzak Allouache
2005 : La Doublure de Francis Veber avec Daniel Auteuil et Dany Boon
2006 : Hors de prix de Pierre Salvadori avec Audrey Tautou
2007 : Comme ton père de Marco Carmel avec Richard Berry
2009 : Coco dont il est réalisateur
2010 : La Rafle de Roselyne Bosch avec Jean Reno et Mélanie Laurent
2011 : Minuit à Paris (Midnight in Paris) de Woody Allen avec Owen Wilson et Marion Cotillard
2011 : Les Aventures de Tintin : Le Secret de la Licorne de Steven Spielberg
2011 : Les Seigneurs, de Olivier Dahan
2012 : Un bonheur n'arrive jamais seul de James Huth

Courts-métrage
1994 : Manivelle de Daniel Cattan
1999 : Les Petits souliers d'Olivier Nakache et Éric Toledano
1999 : Clown d'Alexandre Ciolek
1999 : De source sûre de Laurent Tirard
1999 : Trait d’union de Bruno Garcia
2000 : Dieu, que la nature est bien faite ! de Sophie Lellouche

Télévision :
1999 : À bicyclette de Merzak Allouache

Voxographie :
2000 : Dr. Dolittle 2 de Steve Carr : Voix française d'Archie
2007 : Bee Movie de Simon J. Smith : Voix française de Barry B. Benson