Elizabeth Mitchell obtuvo un título en actuación de Stephens College y estudió en la Academia de Drama Británica Americana. También pasó seis años en el respetado Dallas Theater Center y un año con la compañía Encore de ese teatro. Antes de su debut en la gran pantalla, comenzó su carrera como actriz en teatro. La actuación que la puso en el mapa fue opuesta a Angelina Jolie en la aclamada película para televisión de HBO de Michael Cristofer, Gia (1998). Siguió con la aventura de ciencia ficción Desafíoi al tiempo (2000), la comedia Nurse Betty (2000) de Neil LaBute junto a Renée Zellweger, Santa Clausula 2 (2002), Santa Clausula 3 (2006) y 12 horas para sobrevivir: el año de la elección (2016). Sin embargo, Mitchell se volvió conocida por su papel principal como Juliet Burke en la serie de misterio de ABC Lost (2006–2010). También tuvo el papel recurrente como la Reina de las Nieves en Once Upon a Time (2014), producción televisiva que terminó en el 2018.