Dne 24. července roku 1616 se v Heidelbergu provdala za braniborského korunního prince Jiřího Viléma, který se o tři roky později, po smrti svého otce Jana Zikmunda I. Braniborského (23. prosince1619) stal braniborským kurfiřtem. Sňatek byl politicky motivován – měl spojit protestantské panovnické domy Braniborska a Falce. Z manželství vzešli čtyři potomci, dva synové a dvě dcery, nejmladší syn však zemřel jako tříměsíční nemluvně:
Starší bratr mladé kurfiřtky byl Fridrich Falcký, který jako hlava Protestantské unie hrál důležitou roli v říšské politice. Když na podzim roku 1618 za Českého stavovského povstání přijal českou královskou korunu („zimní král“), což se stalo spouštěcím momentem třicetileté války, vyhrotila se také pozice braniborského kurfiřtství. Jiří Vilém byl slabý a nerozhodný, takže Alžběta Šarlota prosadila, že její bratr po vyhnání z Čech našel útočiště v braniborském Küstrinu. Braniborsko se tak ovšem ocitlo v opozici vůči rakouskému císařskému domu.
Ve vnitřních záležitostech kurfiřtství hrála – třebaže se o politiku vlastně valně nezajímala – významnou roli. Byla s „protestantskou dvorskou stranou“ v opozici vůči prorakouskému a prokatolickému ministrovi svého manžela, Adamovi ze Schwarzenbergu. Další braniborský ministr Otto svobodný pán Zvěřínský udělal kariéru ve státní službě poté, co jej roku 1637 kurfiřtka jmenovala do dvorské služby.
Další významnou roli sehrála Alžběta Charlotta jako matka následníka trůnu, pozdějšího „Velkého kurfiřta“ Fridricha Viléma I. V jeho výchově sehrál rozhodující úlohu hofmistr Johann Friedrich von Kalkum, ovšem společně s matkou, která formovala protestantské náboženské vědomí budoucího panovníka. Syn měl ke své matce hluboký vztah, což tehdy zdaleka nebylo běžné.
Závěr života
1. prosince roku 1640 zemřel Alžbětin manžel, kurfiřt Jiří Vilém. Alžběta Šarlota ho přežila o celých dvacet let. Poslední léta života strávila na svém vdovském sídle v Crossen an der Oder, kde také 16. dubna roku 1660 ve věku 63 let zemřela. Místo jejího posledního odpočinku je dnes v Hohenzollernské hrobce v berlínském dómu.
Ernst Daniel Martin Kirchner: Die Kurfürstinnen und Königinnen auf dem Throne der Hohenzollern, 2. Teil: Die letzten acht Kurfürstinnen, Berlin 1867, S. 182–220 (mit Portrait Elisabeth Charlottes von der Pfalz).