S-a nascut la Los Angeles in 1970. La putin timp dupa nastera sa, parintii ei s-au mutat in Dallas,Texas. A absolvit liceul Booker T. Washington. Mai tarziu a obtinut diploma in arte frumoase la Colegiul Stephens. Deasemenea a mai studiat la Academia "British American Drama". In plus, ea a petrecut 6 ani la respectatul teatru "Dallas Theatre Center" si un an la Encore Theater. Inainte de marele ei debut, si-a inceput cariera jucand piese de teatru. Realizarile sale includ "As You Like It", "A Funny Thing Happened on the Way to the Forum", "Measure for Measure", "Baby", "Chicago" si altele.
Prima sa mare productie a fost mult aclamatul telefilm HBO al lui Michael Cristofer "Gia" (TV) in 1998, pe placul audientei si al criticilor. A urmat aventura SF Frequency (2000) cu Dennis Quaid si Neil LaBute, in care Elizabeth si-a aratat calitatile actoricesti.
Cu numeroase aparitii in teatru, seriale TV si filme, Elizabeth Mitchell continua sa dea tot ce e mai bun in domeniu.
In 2004 s-a casatorit cu actorul Chris Soldevilla, iar in 2005 s-a nascut fiul lor, CJ.
