Il est le leader du groupe rock Electric Light Orchestra (ELO) qui connait un énorme succès international dans les années 1970 et début des années 1980. En 1988, sous les pseudonymes d'Otis Wilbury et Clayton Wilbury, il est cofondateur du super-groupe The Traveling Wilburys avec George Harrison, Bob Dylan, Roy Orbison et Tom Petty. Au milieu des années 1990, il participe au projet Anthology des Beatles en produisant les deux titres Free as a Bird et Real Love, qui réunissent les trois membres survivants du groupe accompagnant des démos de John Lennon. En 2014, il remet la locomotive ELO sur les rails et reprend les tournées sous le nom Jeff Lynne's ElO.
Né le à Birmingham[1], Jeff Lynne fait ses débuts musicaux professionnels avec le groupe The Idle Race, en 1967, qui officie dans un registre psychédélique typique de son époque et avec lesquels il enregistre deux albums et quelques singles. Il rejoint le groupe de Roy Wood, The Move, en 1970, mais c’est avec Electric Light Orchestra (ELO) qu’il connaît la gloire dans les années 1970.
En 1988, alors qu’il travaille conjointement avec George Harrison et Roy Orbison, il monte avec eux le super-groupe Traveling Wilburys que rejoignent également Tom Petty et Bob Dylan.
À l’initiative de George Harrison, il réalise un de ses rêves en 1995 en produisant deux chansons inédites des Beatles : Free as a Bird et Real Love pour les sorties des coffrets Anthology 1 et Anthology 2.
Il est particulièrement apprécié pour son travail sur Anthology par Paul McCartney qui fera appel à lui en 1997 sur son album solo Flaming Pie pour l'accompagner sur les harmonies vocales et la guitare.
Tandis que ses anciens compagnons de route Bev Bevan, Kelly Groucutt, Louis Clark et Mik Kaminski écument les salles de concert du monde entier en reprenant le répertoire à succès du groupe sous le nom Electric Light Orchestra Part Two, Jeff Lynne reforme ELO avec quelques musiciens de studio en 2001, le temps d'un album, Zoom, dont la production est plus proche du son de Armchair Theatre que des envolées spatiales du ELO des années 1970.
Jeff Lynne revient dans l'actualité musicale en ressortant des tiroirs des anciens titres enregistrés en studio, revus et corrigés. On découvrira ainsi Surrender en 2006 et Latitude 88 North en 2007. Il publie deux nouveaux albums en 2012 : un disque de reprises d'ELO, Mr. Blue Sky: The Very Best of Electric Light Orchestra, et un disque de reprises de standards de sa jeunesse, Long Wave.