1911年（明治44年）、10歳。
巡業の活動大写真で『桜島爆発』を鑑賞するが、映像よりも映写メカニズムに強く興味を持つ。貯金をして子供用映写機を購入し、巻紙を切ったフィルムで手製の映画を作った。

1912年（大正元年）、11歳。
新聞に載った一枚の飛行機の写真を元に、精巧な模型飛行機を制作し、地元新聞の『福島民友』の取材を受ける。

1914年（大正3年）、13歳。
尋常小学校高等科に入学。

1916年（大正5年）、15歳。
尋常高等小学校8年生の課程を終える。米国人飛行士アート・スミスが東京で曲芸飛行を行い、この報道を受けてさらに飛行機熱を高める。
同年10月に上京、京橋区の月島機械製作所に見習い入社するが一月余りで退社。

同年11月、家族が大反対する中、操縦士を夢見て、玉井清太郎の紹介で、8月に開校したばかりの羽田の日本飛行学校に第一期生入学する。入学金は当時で600円（新築の家が二軒建てられた値段だった）したが、叔父の一郎が工面してくれた。

この第一期生応募者には稲垣足穂もいた。稲垣は自書『ヒコーキ野郎たち』でこのときの円谷に言及しており、円谷も逝去時まで同著を意識した『日本ヒコーキ野郎』というTV企画を構想している。ちなみに『サンダーバード』のジェリー・アンダーソンや『スタートレック』のジーン・ロッデンベリーも航空関係の仕事についていたことがある。

1917年(対象6年)、16歳。
日本飛行学校が帝都訪問飛行に失敗、一機しか無い飛行機が墜落、教官・玉井清太郎の死によって同校は活動停止（同年の関東大水害で設備や機材も喪失）。夢は破れ、退学する。

同年、神田電機学校（現：東京電機大学）夜間部（東京工科学校(現：日本工業大学)の説もあり）に入学する。このころ、学費の足しにと、叔父の一郎の知り合いが経営する内海玩具製作所という玩具会社の考案係嘱託となり、「自動スケート」（足踏みギアの付いた三輪車）、「玩具電話」（電池式で実際に通話が可能。インターフォンとして使用できた）など、玩具の考案で稼ぐ。のちの公職追放中も、さまざまな玩具や商品の発明・新案で糊口をしのいでいた。「自動スピード写真ボックス」（今で言う証明写真ボックス）などもその発明のうちである。

1919年(対象8年)、18歳。
新案の玩具「自動スケート」「玩具電話」等が当たって「500円（当時）」という多額の特許料が入り、祝いに玩具会社の職工達を引き連れ飛鳥山に花見に繰り出した際、職工達が隣席の者達と喧嘩を始めた。年若い円谷がこれを仲裁したことで、喧嘩相手だった天然色活動写真株式会社の枝正義郎に認められ、映画界に入ることとなる。同社はこの年、国際活映（国活）に吸収合併される。
同年、天活作品『哀の曲』のタイトル部分を撮影する。

1923年(大正12年)、22歳。
除隊後、祖母の家業専念の誘いを拒み上京。東京の撮影所は直前の関東大震災で壊滅状態であったが、国活に復帰して『延命院の傴僂男』を撮影。この作品は翌年元旦より、浅草大東京館にて公開された。

渡欧していた衣笠監督の帰国後一作目となる『黎明以前』を、杉山公平とともに撮影。 ホリゾントを考案し、日本で初めてのホリゾント撮影を行う。長男一が誕生。

このころ、「アイリス・イン」、「アイリス・アウト」（画面が丸く開いたり、閉じたりする映像表現）、「フェイド・イン」、「フェイド・アウト」、「擬似夜景」などの撮影手法を、日本で初めて使用したり、セットの奥行を出すために背景画を作る、ミニチュアセットを作る、一部の画面を合成するなど、後の特撮技術に通じることを行なっている。また、足元から煙を出して臨場感を高める手法で「スモーク円谷」と呼ばれた。給料の約半分を撮影技術の研究費につぎ込み、さらに、協力者に対してただ酒をおごる毎日だった。

しかし、これら特殊撮影技師としての姿は当時、他のカメラマン達には理解できず、「何をやっているのかわからないズボラヤだ」と揶揄された。
さらに「一番のスタアである林長二郎の顔をリアルに黒く写した」としてその撮影手法が社内で反発を受け、撮影待遇をセットもロケも格下の「B級」に落とされ、照明すら制限された。当時の時代劇映画は歌舞伎の延長にあって、映画的リアリティなど無視して二枚目歌舞伎役者たちの白塗りの顔をくっきり映すものであり、こうした撮影手法はタブーだったのである。

円谷はこの待遇の中、足りないライトで撮影したフィルムをネガを特殊現像で補強したり、チャチなセットを立派に見せるため「グラスワーク」（キャメラの前に絵を描いたガラス板を置く手法）やミニチュア撮影を投入した。それもそもそもはこういう冷遇状況から生まれた工夫だった。

1932年(昭和7年)、31歳。
杉山公平の音頭取りの下、酒井宏、碧川道夫、横田達之、玉井正夫ら京都の映画人らと日本カメラマン協会を結成する。犬塚稔とともに日活太秦撮影所に引き抜かれて移籍。またこの頃、研究資金と生活費の足しにと、現像技術を生かした新案の「30分写真ボックス」を四条河原町の大丸百貨店に売り込み、大丸二階に設置された。この写真ボックスは大評判となる。円谷は自らボックスに詰め、現像を行った。

日活入社初作品として、大河内傳次郎の『長脇差風景』を撮影。
同年、映画『キング・コング』日本公開。試写で同作を鑑賞した円谷はこの特撮に衝撃を受け、フィルムを独自に取り寄せ、一コマ一コマを分析し研究した。

この年の末に日活幹部立会いの下、スクリーン・プロセスのテストを行うが不調に終わる。

1935年
（昭和10年）
34歳。

2月から8月にかけ連合艦隊の練習鑑「浅間」に乗艦。
ハワイからフィリピン、オーストラリア、ニュージーランドを回り、練習生の実習風景の長編記録映画『赤道を越えて』を撮影。これが監督第1作となった。次男皐が誕生。

同年、アニメ作家政岡憲三と組み、人形アニメ映画『かぐや姫』を撮影。

1939年(昭和14年)。38歳。
特殊技術課に隣接する線画室に、鷺巣富雄（うしおそうじ）が入社。鷺巣は、円谷から動画技術を指導され、隠れて円谷のオプチカル・プリンターの助手を務めた。

この年、陸軍航空本部の依頼があり、嘱託として埼玉県の熊谷飛行学校で飛行機操縦の教材映画（「文化映画」）を演出兼任で撮影。『飛行理論』の空中撮影を、円谷は一人で操縦しながら撮影、アクロバット飛行も披露してみせ、陸軍を唸らせた。この空撮部分は円谷自身の編集によって、『飛行機は何故飛ぶか』、『グライダー』にも活用された。また、『嗚呼南郷少佐』を監督（撮影兼任）した。

12月8日、太平洋戦争突入。これに伴い、東宝は本格的に軍の要請による戦争映画を中心とした戦意高揚映画を制作することとなる。俄然特撮の需要が高まり、円谷率いる特技課は以後、特撮が重要な役目を果たすこれら戦争映画すべてを担当していく。

同年、『上海の月』（成瀬巳喜男監督）で、上海湾内を襲う台風の大がかりなミニチュア特撮を担当。

阿部豊監督作品『南海の花束』で本格的なミニチュアワークによる特撮シーンを演出。この作品では、監督の許可を得て、自ら絵コンテを構成しており、特に落雷を受けた海面が爆発する描写が圧巻であると評判をとる。

同年10月15日『翼の凱歌』公開。
特撮シーンは円谷英二が手がけているが、陸軍の協力により実機でのシーンが多いため特撮シーンは墜落や撃墜のシーンのみと少ない。

同年12月8日、特撮の腕を存分に振るった『ハワイ・マレー沖海戦』が公開され、大ヒット。撮影中から皇族や軍、著名人が見学に押しかけて目を見張った、フルスケールの真珠湾の特撮セットが話題となり、日本映画界に特撮の重要性を知らしめた。
本作で円谷は「日本映画撮影者協会技術研究賞」を受賞。製作部特殊技術課長兼特殊撮影主任に就任する。この作品で美術スタッフに渡辺明、利光貞三が加入。

同年、国産初のオプチカル・プリンターをついに完成する。この円谷特製のオプチカル・プリンターは手動式で使いやすく、きめの細かい合成が出来たという。

『加藤隼戦闘隊』、『雷撃隊出動』、『あの旗を撃て』、『かくて神風は吹く』といった作品の全ての特撮を担当。三男粲誕生。戦火は激しくなる一方で、円谷は自宅の庭に防空壕を作った。

同年、東宝は創立記念日に、山本嘉次郎とともに円谷を功労者表彰する。

敗戦までのこの時期に、特殊な撮影法やミニチュアの使用、合成技術など、特撮技術のノウハウのほとんどが蓄積された。

『勝利の日まで』、『間諜海の薔薇』、『北の三人』の特撮を担当、また、大映京都で『生ける椅子』を担当する。
同年8月1日、召集令状を受け、仙台連隊に入隊するも敗戦。除隊後、『東京五人男』（斉藤寅次郎監督）の特撮を担当する。

3月に連合国軍最高司令官総司令部の公職追放によって「戦時中に教材映画、戦意高揚映画に加担した」として、重役陣ともども東宝を追放された円谷は、正式に東宝を辞職。また、東宝も十三職区（特殊技術課）を解散する。失職した円谷は困窮の極みとなる。

6月、福井県の福井駅前の大和百貨店から、戦前の「30分写真ボックス」を完全自動化改良した新案特許の「5分間スピード自動写真ボックス」を20台受注。フル操業で用意し出荷するも、折りしも福井を襲った福井地震によって駅に到着した全機を失うという憂き目に遭う。鷺巣富雄（うしおそうじ）はこのときの円谷の様子を、「見ていられないほどの落胆振りだった」と語っている。

フリーとなった円谷は東京の祖師ヶ谷の自宅の庭にプレハブを建て、「円谷特殊技術研究所」を設立。
『富士山頂』（新東宝）、『肉体の門』（吉本プロ）、『颱風圏の女』（松竹大船）の特撮を担当。

同研究所は他に大映京都などの映画の特撮部門を請け負ったが、ノンクレジットも多く、全容は不明である。

映画音楽の伊福部昭によれば、この年に月形龍之介との付き合いで、京都の小料理屋で円谷と知り合い、その後飲み友達となっていた。
円谷は貧窮しており、伊福部は数年にわたって「ただ酒をおごらされた」と語っているが、この間互いに名乗り合うこともなかった。二人は『ゴジラ』の製作発表の場で、ようやく互いの素性を知って驚き合ったというが、伊福部によれば、おかげで以後の仕事はお互いに気心の知れた、全く気兼ねのないものとなったという。

京都に赴き、大映京都撮影所で『透明人間現わる』『幽霊列車』の特撮シーンを担当。
大映はこの作品を、円谷の戦後初の本格的復帰作として用意、円谷は戦前の本家ハリウッド映画にも匹敵する透明人間の見事な視覚効果を演出している。しかし、円谷はこの特撮に満足せず、予定していた大映入社を断念する。

東映で『ひめゆりの塔』、重宗プロ他で『雲ながるる果てに』を担当。

この年、東宝は1億6千万円（当時）かけて砧撮影所を整備。総天然色時代に対応し、磁気録音機や常設のオープンセット、発電設備など、撮影設備・特撮機材を充実させる。また、「円谷特技研究所」の有川貞昌、富岡素敬、真野田陽一、樺島幸男らを正式に撮影所に迎え入れ、特撮スタッフの強化を図る。

こうした中、満を持して戦記大作『太平洋の鷲』が企画される。この作品は、前年にハリウッド視察を行った森岩雄によって、「ピクトリアル･スケッチ」（壁に貼り付けた総覧的な絵コンテ）が導入された、初の特撮映画である。
この映画に特技監督として招かれた円谷は、松竹大船と交わした「特殊技術部嘱託」を辞任してこれに当たり、その後長きに渡って名コンビを組むことになる本多猪四郎監督とともにこの『太平洋の鷲』を作りあげた。

この年、日本初の立体映画（トービジョン）作品、『飛び出した日曜日』（村田武雄監督）、『私は狙われている』（田尻繁監督）で立体撮影を担当。

また、企画部に「インド洋で大蛸が日本船を襲う」という映画のアイディアを持ち込む。田中友幸はこれが『ゴジラ』の草案のひとつとなったとしている。

田中友幸プロデューサーによって、『G作品』（ゴジラ）の企画が起こされ、これは日本初の本格的特撮怪獣映画『ゴジラ』となった。円谷は新たに特撮班を編成してこれに当たる。この『ゴジラ』から、飯塚定雄、井上泰幸、入江義夫、開米栄三らが特技課に加入。

11月3日、満を持して製作された『ゴジラ』が公開され、空前の大ヒット。日劇ではつめかけた観客の列が何重にも取り囲み、田中友幸がチケットもぎを手伝うほどだった。円谷英二の名は再び脚光を浴び、同作は邦画初の全米公開作となり、その名は海外にも轟いた。当作で円谷は「日本映画技術賞」を受賞する。

日本初の総天然色特撮作品『白夫人の妖恋』を担当。
続いてこれも怪獣映画では日本初の総天然色作品『空の大怪獣ラドン』を担当する。円谷はチーフキャメラマン有川貞昌の意見もあり、これらの作品にイーストマン・カラーのフィルムを使用。以降これが定番フィルムとなる。

また、東宝内とは別に、自宅敷地の「円谷特殊技術研究所」を再開。東宝でまかないきれない合成処理や、人形アニメ撮影などをこちらで行う。研究員のギャラは円谷の個人負担である。

東宝は特撮部門の強化を目論み、製作部に円谷陣頭の特殊技術課を組み入れ再編成する。『地球防衛軍』で「日本映画技術賞」を受賞。