Eleanora föddes i Kastilien i nuvarande Spanien, och var dotter till kung Ferdinand III av Kastilien och Leon och hans andra hustru grevinnan Johanna I av Ponthieu. Hon fick namnet Leonor, men kallades Eleanor i England.
Hennes födelsedatum är inte helt fastställt, men man vet att hon var Ferdinands och Jeannes andra barn av tre, och hennes äldre bror föddes 1239/40 och hennes yngre bror 1242/43. I ceremonierna 1291 för den första årsdagen efter hennes död, förekommer 49 ljusbärare, där varje ljus representerar ett år i hennes liv, därför bör hennes födelseår ha varit 1241.
Hon gifte sig med Edvard, son till Henrik III av England, i oktober 1254 i Burgos och blev drottning 1272 då Edvards far dog och han blev kung. De hade ett av de mest lyckade äktenskapen i kungahistorien; hon följde ofta med honom på fälttåg och födde deras fjärde son (senare Edvard II av England) vid Caernarfon1284, precis efter erövringen av Wales. Hon födde femton barn, varav sex överlevde barndomen, men bara fyra överlevde föräldrarna.
Hon skall enligt en sägen ha räddat sin makes liv genom att ha sugit ut giftet sedan han sårats med en förgiftad dolk.
Eleanora är ihågkommen som drottningen som gav inspiration till Eleanorakorsen, men hon var inte särskilt älskad i sin egen tid. Hennes engelska undersåtar tyckte att hon var för utländsk och girig. Walter av Guisborough bevarade följande dikt:
"The king desires to get our gold/the queen, our manors fair to hold..."
Hon och Edvard verkade ha varit mer hängivna varandra än något av sina barn. Dottern Joan fick tillbringa större delen av sin barndom hos sin mormor i Ponthieu. Då sonen Henry låg döende i Guildford, reste ingen av hans föräldrar den korta resan från London för att besöka honom.
Eleanora dog 28 november 1290 i Nottingham (antas snarare vara Harby i Nottinghamshire än staden), och hennes stoft forslades till London för begravning i Westminster Abbey. Edvard dyrkade henne så mycket att han lät resa minneskors på varje ställe kortegen stannade för natten. Tre av dessa "Eleanorakors" finns kvar i våra dagar, men det mest kända, det vid Charing Cross (från vilket platsens namn är hämtat) är en kopia. Han gifte om sig först efter nio år, med Marguerite av Frankrike 1299.
