Auf Grund dieser Leistungen wurde Ellis bereits im Alter von 17 Jahren bei der U20-Junioren-Weltmeisterschaft 2009 eingesetzt. Bei diesem Turnier gewann er seine vierte Goldmedaille im Juniorenbereich, nachdem die Kanadier im Finale die schwedische Nationalmannschaft bezwangen. Bei der U20-Weltmeisterschaft im Jahr darauf errang die kanadische Nationalmannschaft nach einer Finalniederlage gegen die US-amerikanische Auswahl die Silbermedaille. Ellis wurde auch für die U20-Weltmeisterschaft 2011 nominiert, womit er der siebte Spieler in der Geschichte des kanadischen Eishockeyverbands wurde, der an drei U20-Junioren-Weltmeisterschaften teilnahm. Für das Turnier 2011 wurde er zudem zum Kapitän seiner Mannschaft ernannt. Die Kanadier erreichten erneut das Finale, in dem sie der russischen Mannschaft unterlagen. Ellis wurde im Anschluss zum besten Verteidiger des Turniers gewählt sowie in das All-Star-Team berufen.