Элизабет родилась в 1806 году в семье вест-индского плантатора. Уже с детства она читала философские труды, занималась изучением древнегреческого, французского и латинского языков.
В десятилетнем возрасте юная Элизабет писала стихи к семейным праздникам, а в 1820 году написала свою первую поэму — «Марафонская битва» (англ. The Battle of Marathon), которая была опубликована благодаря помощи отца. В 1826 году был выпущен её сборник «Опыт о разуме и другие стихи» (An Essay on Mind and Other Poems), а в 1833 она перевела трагедию Эсхила «Прикованный Прометей» (Prometheus Bound).
10 января 1845 года впечатлённый её стихами Роберт Браунинг положил начало любовной переписке. Они обвенчались 12 сентября 1846 года и уехали в Италию, где, некоторое время прожив в Пизе, обосновались во Флоренции. В 1849 году у них появился сын.
Пик популярности Элизабет Браунинг пришёлся на 1850-е годы, когда были выпущена одна из наиболее известных её работ — «Сонеты с португальского» (Sonnets from the Portuguese), представляющая собой сборник любовных стихов. В романе в стихах «Аврора Ли» (Aurora Leigh), вышедшем в 1856 году, остро звучит проблема социальной несправедливости. В поэмах «Окна дома Гвиди» (Casa Guidi Windows, 1851) и «Песня к конгрессу» (Poems Before Congress, 1860) отражены впечатления от итальянской революции 1848 года.
Элизабет Браунинг умерла на руках у мужа летом 1861 года во Флоренции. Похоронена на Флорентийском английском кладбище.
Роман Элизабет и Роберта был представлен в драме Рудольфа Бесье Барретты с Уимпол-стрит, получившей сценическую известность и несколько раз экранизированной. Роль Элизабет исполняли Кэтрин Корнелл, Норма Ширер, Дженнифер Джонс.