伊丽莎白·奥尔森，1989年出生于洛杉矶郊外的谢尔曼奥克斯，母亲是前芭蕾演员，父亲是房地产开发商。她有一位哥哥，一对双胞胎姐姐，即著名的奥尔森姐妹。在她很小的时候，父母就离婚了，但她和他们都很亲近。

从北好莱坞的高中毕业后，她进入纽约大学帝势艺术学院学习表演，业余时间也会去百老汇演出来磨练演技，后来又通过尤金·奥尼尔戏剧中心的项目去莫斯科进修了一个学期。直到成为高年级生，才慢慢开始参加电影试镜。

伊丽莎白·奥尔森从小便对戏剧产生浓厚兴趣。1993年，4岁的伊丽莎白·奥尔森便出演了人生中的第一部戏剧。随后在姐姐们奥尔森姐妹的电视节目中伊丽莎白·奥尔森也有机会频频出镜。

2011年的《和平、爱与误解》是伊丽莎白·奥尔森出演的第一部电影。同年，她出演的《双面玛莎》入围圣丹斯电影节、戛纳电影节“一种关注”单元，她在影片中扮演一位误入邪教的女孩，被教主洗脑，最后好不容易逃脱邪教控制得以脱身。她不凡的亮相即刻引起了整个独立电影圈的关注，当年几乎提名了所有独立电影节的新人奖。