С детства она была необыкновенно красивой и проводила юность на балах и в развлечениях. Жила в Москве, а летом уезжала в Покровское, Преображенское, Измайловское или Александровскую слободу. Отец редко бывал рядом, и воспитанием будущей императрицы занималась его сестра, царевна Наталья Алексеевна, или семья А.Д. Меншикова. Её обучали танцам, музыке, иностранным языкам, умению одеваться и этикету.

После брака родителей она получила титул цесаревны. В завещании Екатерины I 1727 года предусматривались её права и права её потомства на престол после Петра II и Анны Петровны. В последний год правления Екатерины I при дворе обсуждали возможность брака между Елизаветой Петровной и её племянником Петром II, который был в неё влюблён. После внезапной смерти Петра II от черной оспы в январе 1730 года, несмотря на завещание Екатерины I, Елизавета, будучи фактически незаконнорожденной, не рассматривалась как претендентка на престол, который заняла её кузина Анна Иоанновна. При её правлении с 1730 по 1740 год цесаревна находилась в опале, но недовольные Анной Иоанновной и Бироном возлагали на неё надежды.

Воспользовавшись падением авторитета власти в период регентства Анны Леопольдовны, в ночь на 25 ноября 1741 года 32-летняя цесаревна Елизавета Петровна, сопровождаемая графом М.И. Воронцовым, лейб-медиком Лестоком и учителем музыки Шварцем, обратилась к гренадерской роте Преображенского полка с призывом следовать за ней, как они служили её отцу. Это привело к государственному перевороту, в результате которого свергли Ивана VI и его мать, правительницу-регентшу Анну Леопольдовну.

На её правление влияли фавориты, такие как братья Разумовские, Шуваловы, Воронцовы и А.П. Бестужев-Рюмин. Первым документом, подписанным будущей императрицей, был манифест, утверждающий её права как единственной законной наследницы престола. Она пожелала провести коронацию в Успенском соборе Кремля и 25 апреля 1742 года сама возложила на себя корону.

Основными принципами её политики стали возвращение к петровским преобразованиям. Она упразднила возникшие после смерти отца государственные институты, восстановила роль Сената, коллегий и Главного магистрата. В 1741 году был принят указ о признании буддизма государственной религией. В 1744-1747 годах проведена перепись податного населения. В 1754 году ликвидированы внутригосударственные таможни, что оживило торговые связи. Были основаны первые русские банки и проведена реформа налогообложения, улучшившая финансовое положение страны.

В социальной политике продолжилось расширение прав дворянства. В 1746 году закреплено право дворян владеть землей и крестьянами, а в 1760 году помещики получили право ссылать крестьян в Сибирь. Крестьянам запретили вести денежные операции без разрешения помещиков. Отменена смертная казнь и остановлена практика изощренных пыток.

При Елизавете Петровне реорганизованы военно-учебные заведения, расширена сеть начальных школ, открыты гимназии в Москве и Казани. В 1755 году основан Московский университет, а в 1760 году Академия художеств. Поддерживались деятели культуры и науки, такие как М.В. Ломоносов. Начали выходить газета «Московские ведомости» и журнал «Полезное увеселение».

Её внутренняя политика была стабильной и направленной на укрепление государственной власти, став первым шагом к политике просвещенного абсолютизма. Внешняя политика также была активной. В русско-шведской войне 1741-1743 годов Россия получила часть Финляндии. Противостоя Пруссии, она заключила анти прусский союз с Австрией. Россия участвовала в Семилетней войне, и после взятия Кенигсберга Восточная Пруссия была присоединена к России. Кульминацией военной славы стало взятие Берлина в 1760 году.

В последний период правления Елизавета меньше занималась государственными делами, перепоручив их своим фаворитам. В 1744 году она заключила тайный морганатический брак с А.Г. Разумовским, который сделал карьеру от придворного певчего до управителя царских имений. По слухам, у неё были дети, но данные о них неизвестны, что породило самозванцев, называвших себя её детьми. Среди них наиболее известна княжна Тараканова.

После указов о крестьянах и помещиках произошло более 60 восстаний монастырских крестьян, которые были жестоко подавлены. Период её правления был временем роскоши и излишеств, с постоянными балами-маскарадами. Елизавета Петровна была законодательницей мод, её гардероб насчитывал до 12-15 тысяч платьев, которые сейчас составляют основу коллекции Государственного исторического музея в Москве.

С 1757 года её здоровье ухудшилось, начались истерические припадки, она часто теряла сознание, появились незаживающие раны и кровотечения. За зиму 1760-1761 годов она лишь один раз была на большом выходе. Красота её быстро увядала, она ни с кем не общалась, чувствуя себя подавленной. Вскоре усилилось кровохарканье. Она исповедовалась и причастилась перед смертью 25 декабря 1761 года.

Елизавета успела назначить своим наследником племянника Карла-Петра-Ульриха Голштейн-Готторпского, который принял православие под именем Петра III Федоровича и заключил мир с Пруссией. Тело императрицы было погребено 5 февраля 1762 года в Петропавловском соборе Петербурга.