Éléonore est une fille cadette d'Édouard Ier (1391-1438), roi de Portugal depuis 1433, et de son épouse Éléonore (1402-1445), fille du roi Ferdinand Ier d'Aragon. Un souverain infortuné, son père meurt de la peste lorsque Éléonore n'avait pas quatre ans. Son frère aîné, le prince héritier Alphonse V n'a que six ans à la mort de son père qui avait désigné sa femme, Éléonore, comme régente.
Ce choix, toutefois, est très impopulaire car la reine est étrangère et, après diverses péripéties, dont une tentative de corégence, la municipalité de Lisbonne lui préfère Pierre, duc de Coimbra, frère du défunt. Les autres assemblées du pays confirment ce choix, et Pierre obtient définitivement la régence. Éléonore continua de conspirer ; elle quitta sa résidence à Almeirim en se réfugiant au château de Crato avec sa fille cadette Jeanne. Éléonore, à son tour, tomba malade et resta à Almeirim.
Après que sa mère fut contrainte à l'exil en 1440, elle sera élevée par son oncle, Pierre, et passera son adolescence à la cour brillante et austère de Lisbonne. En 1448, le jeune roi Alphonse V atteint la majorité. L'année suivante, il déclare rebelle Pierre, provoquant un début de guerre civile. Le , l'armée royale défait les troupes de l'ancien régent lors de la bataille d'Alfarrobeira. Au début des combats déjà, Pierre est mortellement blessé par une flèche. Alphonse V continuera à s'occuper de l'avenir de ses frères et sœurs.
Mariage et descendance
Enea Silvio Piccolomini présente Éléonore de Portugal à Frédéric III, détail d'une fresque par Pinturicchio dans la cathédrale de Sienne (vers 1507).
C'était la tante d'Alphonse, Isabelle, l'épouse du duc Philippe III de Bourgogne, qui a initié les négociations relatives au mariage d'Éléonore et de Frédéric de Habsbourg, élu roi des Romains en 1440. Le duc Philippe espérait valoriser l'État bourguignon en le transformant en royaume. Néanmoins, la poursuite des pourparlers, à partir de 1448, s'est déroulée à la cour d'Alphonse V d'Aragon, oncle maternel d'Éléonore, à Naples. Frédéric s'est montré très emballé par sa fiancée, lorsque son conseiller l'évêque Enea Silvio Piccolomini (le futur pape Pie II) assure la réussite des négociations.
Avec une dot de 60 000 florins, Éléonore en 1452 s'embarque à destination de Talamone en Toscane. Après une traversée tumultueuse en bateau, elle rencontre pour la première fois son mari Frédéric à Sienne. Le mariage est célébré par le pape Nicolas V le à Rome. Trois jours plus tard, elle est sacrée impératrice du Saint-Empire sous le nom de Hélène ; c'était le dernier couronnement d'une impériatrice à Rome. Son oncle Alphonse V d'Aragon a accueilli les festivités de mariage à Naples.
Éléonore eut dix enfants de Frédéric III, mais seulement deux survécurent :
