Ellis fu selezionato dai Dallas Mavericks al primo giro del Draft NBA 1983 (9ª scelta assoluta). Il suo periodo con la squadra fu di scarso successo, venendo spesso relegato in panchina.
Le fortune di Ellis cambiarono drasticamente dopo che fu ceduto ai Seattle SuperSonics in cambio di Al Wood il 23 luglio 1986. I suoi minuti in campo aumenteranno significativamente e la sua media punti aumentò dai 7,1 con Dallas a 24,9 a Seattle.[1] Nel suo debutto con il nuovo club segnò 23 punti e raccolse 4 rimbalzi nella vittoria per 127–110 sui Portland Trail Blazers.[2] L'ascesa di Ellis con i SuperSonics gli valse il premio di NBA Most Improved Player Award nel 1987.
Ellis continuò a essere la stella della squadra sul finire degli anni ottanta. Divenne il primo giocatore della storia a fare registrare due azioni da quattro punti nella stessa partita in una vittoria contro i Sacramento Kings il 26 gennaio 1988.[3] Nella stagione 1988–89 ebbe un massimo in carriera di 27,5 punti a partita. Quell'anno segnò 49 punti nella vittoria per 120–106 sui Kings.[4] La suoi 2.253 segnati in quella stagione superarono il record di franchigia di Spencer Haywood di 2.251. Ellis fu selezionato per All-Star Game nel 1989, segnando 27 punti durante l'evento. Malgrado il successo a Seattle, la sua permanenza fu tumultuosa: fu coinvolto in un incidente stradale mentre era ubriaco finendo ricoverato in ospedale, in una scazzottata con il compagno Xavier McDaniel e vi fu una bizzarra rissa tra sua moglie, Monique Ellis, e quella di Alton Lister.[5][6]
Complessivamente Ellis giocò per quattro stagioni e mezza ai SuperSonics prima di venire scambiato con i Milwaukee Bucks per Ricky Pierce. Mentre entrò spesso dalla panchina con la nuova squadra, il suo minutaggio rimase relativamente alto e riuscì a dare un grosso contributo grazie alle sue qualità dí marcatore.
Dopo la stagione 91-92 fu ceduto ai San Antonio Spurs in cambio di Tracy Murray. Con essi tornò titolare, giocando leggermente più minuti che con i Bucks. Anche se la sua produzione rimase grossomodo la stessa, giocò con più efficienza: tirò con quasi il 50% dal campo rispetto al 46% con Milwaukee.
Denver Nuggets (1994-1997) e scambi vari in NBA (1997-2000)
Dopo avere firmato con i Denver Nuggets, con cui giocò per tre anni, in seguito fu scambiato nuovamente con i SuperSonics, per due anni, con gli Orlando Magic (con cui non giocò mai), di nuovo con i Bucks, giocando una sola stagione, e gli Charlotte Hornets. Questi ultimi lo cedettero ai Miami Heat dopo la stagione 1999-2000 ma fu svincolato prima dell'inizio dell'annata successiva. Optò perciò di ritirarsi definitivamente dalla pallacanestro.[7]