Elizabeth Marvel se formó en la Academia de Artes Interlochen y luego en la Escuela Juilliard. Desde principios de la década de 1990 apareció en muchas producciones teatrales. Marvel llamó la atención generalizada en televisión, con sus cuatro temporadas interpretando el papel regular de Nancy Parras en la serie de CBS The District (2000–04). También desempeñó una variedad de papeles invitados y recurrentes en diferentes series. En películas, Marvel apareció en Quémese después de leerse (2008), dirigida por los hermanos Coen, y en Temple de acero (2010), como la adulta Mattie Ross. También apareció en El Legado Bourne (2012) y Lincoln (2012). Interpretó a Heather Dunbar en el drama político House of Cards de Netflix entre la segunda y cuarta temporada. En 2016, dio vida a la presidenta electa Elizabeth Keane para la sexta y séptima temporada de la serie dramática de Showtime Homeland, y un año después trabajó con el director Noah Baumbach en la cinta Los Meyerowitz: la familia no se elige, compartiendo créditos con Adam Sandler, Dustin Hoffman, Emma Thompson y Ben Stiller. En el 2019 participó en la cinta original de HBO, Native Son.