Después de la salida de Wood, tras el lanzamiento del álbum debut, Lynne se convirtió en el líder del grupo y compuso, arregló y produjo todas las canciones y trabajos de la formación. Entre 1971 y 1986, durante su época de mayor actividad, el grupo publicó once álbumes y obtuvo una notable popularidad con trabajos como A New World Record, Out of the Blue y Discovery.

A pesar del éxito de sus primeros sencillos en el Reino Unido, el grupo obtuvo una mayor popularidad en los Estados Unidos, donde se convirtieron en una de las bandas con mayores ventas de la industria musical. Entre 1972 y 1986, y a pesar de no obtener ningún número uno, la Electric Light Orchestra acumuló un total de quince sencillos top 10 en el Reino Unido y siete en los Estados Unidos, y mantiene el récord de éxitos en el top 40 de la historia de Billboard sin haber cosechado un número uno.? Además, ha obtenido 38 premios de la British Phonographic Industry (BPI), veintiuno de la RIAA y diecinueve de la CRIA,? y ha vendido más de cincuenta millones de copias a nivel mundial.

Tras su separación en 1986, Lynne volvió a reformar la Electric Light Orchestra en dos ocasiones: en 2001, con la publicación de Zoom, y en 2015, bajo el nombre de Jeff Lynne’s ELO, para el lanzamiento de Alone in the Universe.

A finales de la década de 1960, Roy Wood, guitarrista, vocalista y compositor de The Move, tuvo la idea de formar un nuevo grupo que usase violines, cellos, e instrumentos de vientos para dar a su música un sonido clásico, llevando el rock en la dirección de «recoger el testigo que dejaron The Beatles». Jeff Lynne, líder del grupo The Idle Race, se sintió atraído por la idea de Wood. En enero de 1970, cuando Carl Wayne abandonó The Move, Lynne aceptó la invitación de Wood de unirse al grupo con la condición de que centrase su energía en el nuevo proyecto. El 12 de julio de 1970, Wood y Lynne grabaron la primera canción de la Electric Light Orchestra, «10538 Overture», compuesta por Lynne, a la que añadieron varias pistas de violonchelo. El álbum resultante, The Electric Light Orchestra, fue publicado en 1971 en el Reino Unido.

El primer concierto de la ELO tuvo lugar el 16 de abril de 1972 en el Greyhound Pub de Surrey e incluyó la participación de los violonchelistas Mike Edwards y Hugh McDowell, del bajista Richard Tandy y del violinista Wilfred Gibson. Sin embargo, esta formación no duró mucho tiempo: Craig abandonó el grupo y al poco tiempo Wood y Lynne comenzaron a sufrir tensiones debido a problemas con el representante y con una gira insatisfactoria por Italia, donde los instrumentos de cuerda no podían escucharse. Debido a ello, Wood, Hunt y McDowell abandonaron el grupo durante las sesiones del segundo álbum y fundaron Wizzard. A pesar de las predicciones de la prensa musical de que el grupo no funcionaría sin Wood, al haber sido la fuerza impulsora en su creación, Lynne comenzó a dirigir el grupo, al cual añadió al bajista Mike de Albuquerque y al violonchelista Colin Walker.

La nueva formación de la ELO debutó en el Reading Festival de 1972, donde el uso de pick-ups en los instrumentos de cuerda permitió darles una amplificación apropiada en el escenario. En febrero de 1973, el grupo publicó ELO 2, su segundo álbum, que incluyó una versión del tema de Chuck Berry «Roll Over Beethoven». Durante la grabación de su siguiente álbum, Gibson y Walker abandonaron el grupo y fueron reemplazados por el violinista Mik Kaminski, mientras que las partes de violonchelo fueron en adelante interpretadas por Edwards. El álbum resultante, On the Third Day, fue publicado a finales de 1973 e incluyó el sencilo «Showdown». McDowell, que había dejado el grupo el año anterior, volvió a unirse durante la gira de promoción en los Estados Unidos.

Para Eldorado, A Symphony, un álbum conceptual sobre un soñador, Jeff Lynne dejó de sobregrabar varias pistas de instrumentos de cuerda y en su lugar contrató a una orquesta entera, con Louis Clark como arreglista.? El primer sencillo, «Can’t Get It Out of My Head», fue el primer top 10 del grupo en los Estados Unidos, mientras que Eldorado se convirtió en el primer trabajo del grupo certificado como disco de oro. Durante la grabación de Eldorado, De Albuquerque abandonó el grupo para pasar más tiempo con su familia, por lo que las partes de bajo fueron tocadas por el propio Lynne. Tras su publicación, Lynne contrató a Kelly Groucutt como bajista y reemplazó al violonchelista Mike Edwards por Melvyn Gale. La formación se estabilizó a medida que la banda alcanzó un sonido más accesible y se consolidaba como una atracción en el circuito de estadios y de arenas en los Estados Unidos. Además, apareció en cuatro ocasiones en el programa de televisión The Midnight Special entre 1973 y 1977, más que cualquier otro grupo en la historia de la serie. Entre tanto, el grupo publicó Face the Music en 1975, que incluyó los sencillos «Evil Woman» y «Strange Magic», y cuyo tema instrumental de apertura, «Fire on High», fue usado como música de fondo en varios montajes de CBS Sports. El grupo respaldó el lanzamiento de Face the Music con una gira por los Estados Unidos entre febrero y abril de 1976, tocando un total de 68 conciertos.

El sexto álbum, A New World Record, fue el primer top 10 del grupo en el Reino Unido tras su lanzamiento en 1976.? A New World Record fue certificado disco de platino por la RIAA e incluyó los sencillos «Livin’ Thing», «Telephone Line», «Rockaria!» y «Do Ya», una regrabación de un tema de The Move. El álbum fue acompañado de una gira estadounidense entre octubre de 1976 y abril de 1977, con un descanso en diciembre en el que tocaron en los American Music Award. A New World Record fue seguido por Out of the Blue, un álbum doble que llegó al puesto cuatro en las listas de éxitos británica y estadounidense y que incluyó los sencillos «Sweet Talkin’ Woman», «Mr. Blue Sky» y «Wild West Hero», todos ellos top 10 en el Reino Unido. El nuevo álbum fue seguido de una gira de nueve meses con 92 conciertos, con una costosa puesta en escena que incluyó máquinas de humo y una pantalla láser. En los Estados Unidos, la gira fue etiquetada como The Big Night y fue la más exitosa del grupo, con una asistencia de 80 000 personas en el Cleveland Stadium, así como la de mayor recaudación de la historia de la música hasta ese momento.? El grupo tocó en el Wembley Arena de Londres durante ocho noches seguidas, con todas las entradas vendidas. El primero de los conciertos del Wembley Arena fue grabado y televisado, y posteriormente publicado como CD y DVD.