Элизабет Митчелл родилась в Лос-Анджелесе в 1970 году. Вскоре после рождения, её родители переезжают в Даллас, Техас. Элизабет окончила Старшую школу исполнительскиз и визуальных видов искусства Б. Т. Вашингтона в теотральном районе в центре Далласа. После, она заслужила в Stephens College степень BFA за свою актерскую игру и также продолжила свое обучение в Британском филиале Американской Академии Драмы. К тому же, она провела шесть лет за работой в престижном Центральном Театре Далласа и один год в театрах Encore Company. До ее дебюта в большом кино, она начинала карьеру актрисы с театра. Ее театральная карьера включает такие постановки как «Чикаго», "As You Like It", "A Funny Thing Happened on the Way to the Forum", "Measure for Measure", "Baby" и многие другие.

Элизабет Митчелл сделала свой прорыв, снявшись вместе с Анджелиной Джоли в телефильме канала HBO «Гайя»(Gia), удостоившего ее хорошими отзывами зрителей и критиков. Она исполнила одну из заглавных ролей в фильме «Частота» (Frequency), вместе с Дэнисом Квэйдом. Она также поучавствовала в работе над фильмом «Сестра Бетти» (Nurse Betty), вместе с Рэне Зельвегер, и в «Санта Клаусе 2» (The Santa Clause 2) с Тимом Алленом. Вскоре Митчелл должна сняться в фильме ужасов Вэйна Кремера «Running Scared». Недавно вышел новый фильм с ее участием «Санта Клаус 3: сбежавший Санта» (The Santa Clause 3: The Escape Clause).

На телевидении Митчелл впервые появилась в сериале «Люонс Дэн» (The Lyon''s Den), вместе с Роб Ловом и сериале «Чудовище» ( The Beast) с Навином Эндрюсом (Саид в сериале «Остаться в живых»), а также в известном сериале «Скорая помощь» (ER) в роли Доктора Лэгеспи. Также, приняла участие в некоторых эпизодах «CSI: Место преступления Лас-Вегас» и «Закон и порядок» (Law & Order: Special Victims Unit), Boston Legal и многих других.

У Элизабет есть две младшие сестры Крисси и Кейт. В декабре 2005 она родила сына Кристофера мл.

В октябре 2006 года Элизабет отправилась на Гаваий сниматься в третьем сезоне «Остаться в живых» (Lost) в роли нового персонажа Джульет Бёрк.