Елизавета была старшей дочерью короля Шотландии (с 1603 года Англии) Якова VI (I) и его жены Анны Датской. Младший брат принцессы, Карл I, в 1625 году унаследовал английский и шотландский престолы.
В 1605 году участники Порохового заговора планировали убить короля Якова I и возвести на английский престол его девятилетнюю дочь Елизавету, чтобы обеспечить реставрацию католицизма в Англии. Заговор был раскрыт, а его организаторы казнены.
В 1613 году Елизавета Стюарт вышла замуж за курфюрста Пфальца Фридриха V, лидера Евангелической унии немецких протестантских князей. Во время свадебных торжеств Уильям Шекспир представил молодожёнам свою новую пьесу «Буря».
Этот брак заложил основу прочного союза между Англией и протестантскими государствами Германии, игравшего важную роль в международных отношениях в Европе в XVII—XVIII веках. В 1619 году Фридрих Пфальцский был избран мятежными чешскими сословиями королем Чехии, что послужило поводом к началу Тридцатилетней войны. Правление Фридриха в Чехии было недолгим, уже в 1620 году войска императора разбили чешскую армию в битве у Белой горы и изгнали Фридриха. Недолгий период правления в Чехии принес Елизавете Стюарт прозвище «Зимняя королева».
После ряда поражений от имперских войск и оккупации Пфальца Фридрих V и Елизавета перебрались в Гаагу, где бывший чешский король скончался в 1632 году Елизавета Стюарт осталась в Голландии, даже после того, как в 1648 году ее сын Карл I Людвиг был восстановлен на престоле курфюршества Пфальцского.
После Реставрации Стюартов на английском престоле в 1660 году Елизавета вернулась в Лондон, где в 1662 году скончалась.