Родилась первой из пяти детей 15 (27) августа 1874 года в небогатой купеческой семье Александра Дьяконова и его жены Александры, урождённой Горшковой, в городе Нерехте Костромской губернии. Училась в Нерехтской Мариинской прогимназии. Отец, потомственный почётный гражданин, умер в 1887 году, и семья переехала в Ярославль. Лизу устроили в женскую гимназию при Сиротском доме. Мать была женщиной строгой, капризной. Лиза, как и её сестра Валя и братья, много читала, рано познакомилась с запрещённой литературой, которую приносил репетитор её брата, студент Демидовского юридического лицея. После смерти отца дети получили свою долю наследства, по достижении совершеннолетия они имели право распоряжаться деньгами по своему усмотрению.
Окончив в 1891 году гимназию с серебряной медалью, Елизавета Дьяконова решила поступить на Высшие женские курсы. Мать была категорически против. Лишь достигнув совершеннолетия и проявив «неженскую» настойчивость, Елизавета стала слушательницей Бестужевских женских курсов в Петербурге. Учась на курсах, девушка активно участвует в общественной жизни.
После окончания курсов в 1899 году перед Дьяконовой встаёт вопрос о дальнейшей деятельности. Она решает посвятить себя юриспруденции, добивается приёма у министра юстиции, но получает отказ: женщинам не разрешается заниматься адвокатурой. В 1899—1900 годах работает в библиотечной комиссии Общества распространения начального образования и др. учреждениях в Ярославле. Для получения полноценного юридического образования в декабре 1900 года Елизавета едет во Францию и поступает на юридический факультет Сорбонны.
Но жизнь за границей оказалась слишком непростой: недоедание, плохие квартирные условия, обострившаяся болезнь, вдобавок к этому неразделённая любовь. Врачи рекомендовали ей вернуться на родину. По дороге в Россию в горах австрийского Тироля 29 июля (11 августа) 1902 года её жизнь оборвалась. Содержание последних записей «Дневника» наводило некоторых читателей на мысль о самоубийстве, однако брат Дьяконовой категорически отрицал это. Похоронена в Нерехте.
В 1890-х годах Дьяконова начинает печатать публицистические статьи в газетах: «О воспитании любви к родной стране», «Нужны ли казенные деньги для того, чтобы замечать окружающие предметы», «Не странно ли?», «Школы и братство Н. Н. Неплюева», «Женское образование», «О женском вопросе»); пытается писать рассказы: «Отчего?» («Журнал для всех», июль 1900; одобрен В. Г. Короленко), «Выстрел», «Благотворительность», «Сватовство», «Под душистою ветвью сирени» (получил серебряную медаль на конкурсе парижских студентов).
С 11 лет и до конца жизни Елизавета Дьяконова вела дневник. Вскоре после гибели её брат собрал все записи, письма, стихи, статьи и опубликовал под одной обложкой в 1905 году. Книга получила немало благожелательных откликов и до революции 3 раза переиздавалась (последний раз в 1912 году). Василий Розанов назвал дневник «явлением глубоко национальным, русским», «одной из самых свежих русских книг конца XIX в.». Дневник отражает внутреннюю жизнь автора, а также даёт представление о жизни молодёжи, студенчества 1890-х годов. Кроме того, это знаменательный документ женского движения в России и яркое литературное произведение. Критика и читатели нередко противопоставляли её дневнику художницы Марии Башкирцевой, где в центре внимания героини — не общественная жизнь, а искусство и психологические переживания.