За информацията в тази статия или раздел не са посочени източници. Въпросната информация може да е непълна, неточна или изцяло невярна. Имайте предвид, че това може да стане причина за изтриването на цялата статия или раздел.
Родена е като принцеса Елизабет Александра Луиза Алиса фон Хесен-Дармщат (на галено – Èла) в гр. Дармщат, великото херцогство Хесен-Дармщат. Тя е дъщеря на великия херцог на Хесен-Дармщат Лудвиг IV, и на принцеса Алиса, която е дъщеря на кралица Виктория.
През ноември 1878 г. във великото херцогство Хесен-Дармщат избухва епидемия от дифтерия, от която умират майка ѝ и по-малката ѝ сестра Мей. След това голямо нещастие Елизабет се установява да живее известно време в Балморал, Шотландия, и Осборн хаус, о-в Уайт, Великобритания, при баба си, кралица Виктория.
Двойката се установява в Белоселски-Белозерския дворец в Петербург. След като през 1892 г. Сергей Александрович е назначен за генерал-губернатор на Москва, той и Елисавета се установяват в един от дворците на Кремъл.
На 4 февруари1905 съпругът ѝ е убит в Московския Кремъл от терориста социалист Иван Каляев. Убийството шокира Елисавета, но тя не губи вярата и самообладанието си. Елисавета Фьодоровна посещава убиеца на съпруга си в затвора, където се опитва да го накара да осъзнае сериозността на деянието си и да се разкае. По-късно великата княгиня моли племенника си, цар Николай II, да помилва екзекутора на Сергей Александрович, но Каляев отказва да приеме прошката на царя и обвинява Елисавета, че изопачава разговорите си с него. Каляев е обесен на 23 май1905.
През 1909 г. Елисавета Фьодоровна продава огромната си колекция от скъпоценности и се замонашва. Със събраните средства от бижутата си тя основава манастира Св. Марта и Мария, на който става игуменка. С останалите послушнички от манастира Елисавета се грижи за болни и бедни хора в Москва. Тя отваря болница, параклис, аптека и приют на своя издръжка. По време на Първата световна война сестра Елисавета се грижи за ранени руски войници и германски военнопленници, с които са претъпкани руските болници. Заради грижите си за ранени военнопленници великата княгиня е обвинявана, че подкрепя германците.
Елисавета Фьодоровна отказва да напусне Русия след избухването на Революцията от 1917 г. През 1918 г. тя е арестувана от ЧК по заповед на Ленин. От Москва Елисавета е преместена в Перм, а после и в град Алапаевск, където е затворена под строга охрана. Заедно с нея били задържани великият княз Сергей Михайлович, княз Йоан Константинович, княз Константин Константинович (младши), княз Игор Константинович, княз Владимир Павлович Палей, Фьодор Семьонович Ремез, секретар на княз Сергей Михайлович, и сестра Варвара Яковлева, монахиня от манастира на Елисавета.
На 18 юли1918 г. великата княгиня Елисавета Фьодоровна и другите затворници са хвърлени в двадесетметрова стара минна шахта на 18 км. от Алапаевск. Според сведения от участици в престъплението не всички затворници умират от падането в шахтата, поради което екзекуторите хвърлят вътре граната. След експлозията от дъното на шахтата те чуват гласа на Елисавета Фьодоровна, която пее руския химн и молитви. Пеенето на Елисавета продължило и след втори неуспешен опит оцелелите да бъдат убити с граната. След това те просто били оставени да умрат от студ и глад.
Малко след това Алапевск е освободен от части на Бялата армия. Останките на Елисавета и другите убити са извадени от шахтата и положени в градската църква на Алапаевск. Поради настъплението на Червената армия останките на княгинята са пренесени на изток до Пекин, а оттам – в Шанхай, Китай, откъдето с параход са пренесени в Йерусалим.
През януари 1921 г. Елисавета Алексеевна е погребана в манастира Св. Мария Магдалена в Гетсиманската градина в Йерусалим.
През 1992 великата княгиня Елисавета Фьодоровна е обявена за мъченица от Руската православна църква, а през 2005 г. останките ѝ са върнати в Русия.