Seconde fille de l'empereur Maximilien II d'Autriche et de l'archiduchesse Marie d'Autriche (elle-même fille de Charles Quint), elle naît à Vienne en 1554, dans une famille professant un catholicisme intransigeant. Son père est assez tolérant, au contraire de sa mère, pour qui il faut éradiquer le protestantisme par la force. En 1569 Catherine de Médicis cherche une épouse catholique de haut rang pour son fils Charles IX. Elle demande la main  d'Anne, la soeur aînée d'Elisabeth, mais l'archiduchesse est mariée à Philippe II d'Espagne, son oncle. Fureur de la reine-mère, qui se rabat alors sur la cadette, Elisabeth.

En 1570, elle part pour la France. Elle plaît à son époux, de 4 ans plus âgé qu'elle. Elle est belle, effacée, timide et ne parle pas un mot de français. Elle ne risque pas de faire de l'ombre à son encombrante belle-mère ! Charles IX a une favorite, Marie Touchet. Elisabeth vit en retrait, donne le jour à une fille en 1572, Isabelle de France (morte en 1578). Elle ne permet pas aux protestants de l'approcher : ainsi a-t-elle l'amiral de Coligny en horreur. Elle ignore tout des massacres de la St Barthélémy. En 1574 elle veille son époux, qui meurt à l'âge de 24 ans. Le nouveau roi, Henri III, refuse de l'épouser. Elisabeth quitte la France en 1576, en y laissant sa fille. Elle se retire à Vienne, où elle mène une vie pieuse. Elle refuse de se remarier, même au puissant Philippe II, devenu veuf en 1580. Elle meurt en 1592 à Vienne.