Desde la infancia, fue extraordinariamente hermosa y pasó su juventud en bailes y diversiones. Vivía en Moscú y en verano se iba a Pokrovskoye, Preobrazhenskoye, Izmaylovskoye o Alexandrovskaya Sloboda. Su padre rara vez estaba presente, y la educación de la futura emperatriz estaba a cargo de su hermana, la princesa Natalia Alexeyevna, o de la familia A.D. Menshikov. La enseñaron a bailar, música, idiomas extranjeros, cómo vestirse y etiqueta.

Después del matrimonio de sus padres, recibió el título de tsesarevna. En el testamento de Catalina I de 1727 se preveían sus derechos y los derechos de su descendencia al trono después de Pedro II y Anna Petrovna. En el último año del reinado de Catalina I, en la corte se discutía la posibilidad de un matrimonio entre Elizaveta Petrovna y su sobrino Pedro II, quien estaba enamorado de ella. Tras la repentina muerte de Pedro II por viruela negra en enero de 1730, a pesar del testamento de Catalina I, Elizaveta, siendo de hecho ilegítima, no fue considerada como candidata al trono, que ocupó su prima Anna Ioannovna. Durante su reinado de 1730 a 1740, la tsesarevna estuvo en desgracia, pero los descontentos con Anna Ioannovna y Biron depositaban esperanzas en ella.

Aprovechando la caída de la autoridad del poder durante la regencia de Anna Leopoldovna, en la noche del 25 de noviembre de 1741, la tsesarevna Elizaveta Petrovna, de 32 años, acompañada por el conde M.I. Vorontsov, el médico de la corte Lestok y el profesor de música Schwartz, se dirigió a la compañía de granaderos del regimiento Preobrazhensky, instándoles a seguirla, como habían servido a su padre. Esto condujo a un golpe de estado, que derrocó a Iván VI y a su madre, la regente Anna Leopoldovna.

Su reinado fue influenciado por favoritos como los hermanos Razumovsky, Shuvalov, Vorontsov y A.P. Bestuzhev-Ryumin. El primer documento firmado por la futura emperatriz fue un manifiesto que afirmaba sus derechos como única heredera legítima del trono. Deseó llevar a cabo la coronación en la Catedral de la Asunción del Kremlin y el 25 de abril de 1742 se colocó la corona ella misma.

Los principios fundamentales de su política fueron el regreso a las reformas de Pedro. Abolió las instituciones estatales que surgieron tras la muerte de su padre, restauró el papel del Senado, las colegiaturas y el Magistrado Supremo. En 1741 se adoptó un decreto que reconocía el budismo como religión estatal. Entre 1744 y 1747 se realizó un censo de la población contribuyente. En 1754 se eliminaron las aduanas internas, lo que revitalizó los lazos comerciales. Se fundaron los primeros bancos rusos y se llevó a cabo una reforma fiscal que mejoró la situación financiera del país.

En la política social continuó la expansión de los derechos de la nobleza. En 1746 se consolidó el derecho de los nobles a poseer tierras y campesinos, y en 1760 los terratenientes obtuvieron el derecho de exiliar a los campesinos a Siberia. Se prohibió a los campesinos realizar operaciones monetarias sin el permiso de los terratenientes. Se abolió la pena de muerte y se detuvo la práctica de torturas sofisticadas.

Bajo Elizaveta Petrovna, se reorganizaron las instituciones militares y educativas, se amplió la red de escuelas primarias, se abrieron gimnasios en Moscú y Kazán. En 1755 se fundó la Universidad de Moscú, y en 1760 la Academia de Bellas Artes. Se apoyó a figuras de la cultura y la ciencia, como M.V. Lomonosov. Comenzaron a publicarse el periódico "Vedomosti de Moscú" y la revista "Entretenimiento Útil".

Su política interna fue estable y orientada hacia el fortalecimiento del poder estatal, siendo el primer paso hacia la política del absolutismo ilustrado. La política exterior también fue activa. En la guerra ruso-sueca de 1741-1743, Rusia obtuvo parte de Finlandia. Enfrentándose a Prusia, firmó una alianza anti-prusiana con Austria. Rusia participó en la Guerra de los Siete Años, y tras la toma de Königsberg, Prusia Oriental fue anexada a Rusia. La culminación de la gloria militar fue la toma de Berlín en 1760.

En el último período de su reinado, Elizaveta se ocupó menos de los asuntos estatales, delegándolos a sus favoritos. En 1744, contrajo un matrimonio morganático secreto con A.G. Razumovsky, quien hizo carrera desde cantante de la corte hasta administrador de los dominios imperiales. Se rumoreaba que tenía hijos, pero no hay datos sobre ellos, lo que dio lugar a impostores que se hacían pasar por sus hijos. Entre ellos, la más conocida es la princesa Tarakanova.

Tras los decretos sobre campesinos y terratenientes, hubo más de 60 levantamientos de campesinos monásticos, que fueron brutalmente reprimidos. El período de su reinado fue una época de lujo y excesos, con constantes bailes de máscaras. Elizaveta Petrovna fue una legisladora de la moda, su guardarropa contaba con hasta 12-15 mil vestidos, que ahora constituyen la base de la colección del Museo Histórico Estatal de Moscú.

Desde 1757, su salud se deterioró, comenzaron los ataques histéricos, a menudo perdía el conocimiento, aparecieron heridas que no cicatrizaban y hemorragias. Durante el invierno de 1760-1761, solo asistió a un gran evento. Su belleza se marchitaba rápidamente, no se comunicaba con nadie, sintiéndose deprimida. Pronto se intensificó la hemoptisis. Se confesó y recibió la comunión antes de su muerte el 25 de diciembre de 1761.

Elizaveta logró nombrar a su heredero, su sobrino Carlos Pedro Ulrico de Holstein-Gottorp, quien adoptó el cristianismo ortodoxo bajo el nombre de Pedro III Fedorovich y firmó la paz con Prusia. El cuerpo de la emperatriz fue enterrado el 5 de febrero de 1762 en la Catedral de Pedro y Pablo de San Petersburgo.