Seconda di tre figli Elisabeth ha due fratelli, il maggiore William e il minore Andrew, anche lui attore. Cresce con più interesse per gli sport rispetto ai tradizionali giochi da bambina. In cerca di qualche lavoretto per mntenersi gli studi, segue l'esempio di una sua compagna che gira qualche spot commerciale. Si diploma al college nel 1984 e l'anno seguente si iscrive ad Harvard per studiare legge, e in questo periodo è già apparsa in più di cinquanta spot fra cui uno per la catena di fast food Burger King.
Debutta sul grande schermo nel film "Somewhere Tomorrow"(1983) e "Karate Kid". ltre ad essere apparsa nel film "Karate Kid"(1984). Le manca ormai poco per conseguire la laurea, quando molla tutto per concentrarsi a tempo pieno nella carriera di attrice. Per la sua immagine di ragazza della porta accanto, le vengono spesso offerti i ruoli di fidanzatina, come in "Tutto quella notte" (1987), "Cocktail" al fianco di Tom Cruise (1988) e in "Ritorno al Futuro II e III" (1989 e 1990). Mentre il fratello minore Andrew diventa una star con la serie tv "Melrose Place", Elisabeth dovrà attendere ancora alcuni anni per riuscire a dimostrare il suo talento.
Nel 1995, grazie al regista Mike Figgis nel film "Via da Las Vegas" , Elisabeth si impone come vera attrice, vestendo i panni di una prostituta dal cuore d'oro. Grazie alla sua interpretazione ottiene una nomination all'Oscar ed una al Golden Globe come migliore attrice.
Nel 1997 è nel cast di "Harry a pezzi" di Woody Allen e nel 2000 è protagonista del thriller "L'uomo senza ombra" di Paul Verhoeven, al fianco di Kevin Bacon e Josh Brolin. Nel 2000 Elisabeth decide di riprendere gli studi ad Harvard e si laurea con indirizzo in scienze politiche. Recentemente ha lavorato nella pellicola di John Polson "Nascosto nel buio" (2005) accanto a Robert De Niro e ha interpretato il film di Brad Mirman "Vengo a prenderti" (2006) accanto a Harvey Keitel e Joshua Jackson.