Habsburg Erzsébet 1526. július 9-én született Linzben, I. Ferdinánd osztrák főherceg és Jagelló Anna első gyermekeként. Édesanyja később összesen tizenöt gyermeknek adott életet, akik közül a korszak viszonyaihoz képest meglepően sokan megérték a felnőttkort. A főhercegnő művelt, szigorúan vallásos udvarban nőtt fel. Németül, olaszul és franciául is megtanult, emellett zenét, művészeteket és katolikus hittant tanult. Lengyelül azonban nem beszélt, pedig későbbi életében éppen erre a nyelvre lett volna a legnagyobb szüksége.

Erzsébet fiatal korától visszatérő rosszullétekkel küzdött. A történészek többsége szerint epilepsziában szenvedett, amelynek okait és kezelését a 16. században még alig ismerték. Állapota az évek során egyre rosszabbodott, rohamai pedig a lengyelországi utazás után még gyakoribbá váltak. Alig négyéves volt, amikor szülei eldöntötték, hogy II. Zsigmond Ágost lengyel királyhoz adják feleségül. A frigy célja az volt, hogy enyhítse a Habsburgok és a Jagellók közötti feszültséget, amely a magyar és a cseh trón öröklése miatt alakult ki. Erzsébet 1543 áprilisában indult útnak Bécsből, majd május 5-én megérkezett Krakkóba, ahol először találkozott jövendőbeli férjével, akinek tizenhárom éve a jegyese volt. Másnap, 1543. május 6-án a waweli székesegyházban összeházasodtak. Erzsébetet lengyel királynévá és litván nagyfejedelemnévé koronázták, Krakkó pedig napokon át ünnepelte a két uralkodóház szövetségét. Az ünnepségek után hamar kiderült, hogy a házasságuk boldogtalan lesz.

Zsigmond Ágost kevés érdeklődést mutatott fiatal felesége iránt, és házasságuk után is folytatta viszonyait. Erzsébet anyósa, Sforza Bona lengyel királyné szintén ellenezte a Habsburgokkal kötött szövetséget, ezért ellenségesen viszonyult menyéhez, és továbbra is vitatta a házassági szerződés, illetve a hozomány feltételeit. Erzsébet idegen környezetben, mindössze néhány osztrák kísérővel maradt magára. A lengyel főurak többsége együttérzéssel viseltetett iránta, és nagyra becsülte szelíd természetét, helyzetén azonban ők sem tudtak változtatni. Ahogy rohamai sűrűsödtek, olyan szóbeszédek is terjedni kezdtek, hogy Bona Sforza megmérgezi. Erre azonban soha nem találtak bizonyítékot. Egy pestisjárvány idején az udvar elhagyta Krakkót. Zsigmond Ágost Vilniusba utazott szeretőjével, Barbara Radziwiłłal, Erzsébet pedig apósával és anyósával járta az országot. Később újra találkozott férjével Litvániában, egészsége azonban ekkor már gyorsan romlott. 1545 nyarára az állapota válságossá vált. Szülei orvosokat küldtek hozzá Ausztriából, de már nem tudtak segíteni. Habsburg Erzsébet 1545. június 15-én halt meg Vilniusban, három héttel tizenkilencedik születésnapja előtt. Kilenc nappal később a vilniusi székesegyházban helyezték örök nyugalomra. Halála után Zsigmond Ágost feleségül vette Barbara Radziwiłłt, majd Erzsébet húgát, Habsburg Katalint is. Egyik házasságából sem született gyermeke, így a gondosan megszervezett dinasztikus frigyek végül nem biztosították a Jagelló-ház fennmaradását.