В детстве не проявляла актёрских способностей. 13 лет посвятила занятиям танцами (классическими и джазовыми). В подростковом возрасте окончила модельную школу. Во Второй Санкт-Петербургской гимназии имени Александра I училась посредственно, но за последние несколько лет обучения всё наверстала за счёт занятий с репетиторами. Благодаря этому Елизавета овладела двумя иностранными языками — английским и немецким. В выпускном классе решила поступать на отделение «пиар» факультета журналистики Санкт-Петербургского государственного университета. Проучившись некоторое время на подготовительных курсах, поняла, что к этой специальности у неё больше нет интереса. Посетив открытие учебного театра «На Моховой» и несколько спектаклей Театра им. Ленсовета, решила поступать в театральный институт. Как позже вспоминала сама Боярская, родители не отговаривали её от подобного выбора, но предупредили «о всех подводных течениях». Боярская за несколько месяцев подготовилась к поступлению в Санкт-Петербургскую государственную академию театрального искусства (ныне — РГИСИ). Поступила на курс ко Льву Абрамовичу Додину. Получала Президентскую стипендию. Окончила вуз в 2007 году.
С 2006 года — актриса Малого драматического театра (Театра Европы) в Санкт-Петербурге[6]. Впервые вышла на сцену этого театра 9 марта 2006 года, сыграв роль Гонерильи в спектакле «Король Лир».
В 2001 году дебютировала в многосерийном фильме «Агент национальной безопасности 3», а в 2004 году снялась в кинокартине немецкого режиссёра Оливера Хиршбигеля «Бункер».
Первой значительной ролью в кино стал] роль Тани в фильме режиссёра Василия Чигинского «Первый после бога» (2005). Не менее значимой была роль Веры в фильме режиссёра Аллы Суриковой «Вы не оставите меня», где Боярская сыграла вместе с отцом. Популярность ей принесли фильм 2006 года выпуска «Парк советского периода» и фильм Тимура Бекмамбетова «Ирония судьбы. Продолжение» (2007).
Планировалось, что в фильме «Возвращение мушкетёров, или Сокровища кардинала Мазарини» Елизавета Боярская исполнит роль дочери д'Артаньяна, но впоследствии эту роль исполнила Лянка Грыу. Боярская отказалась от этой роли, поскольку в это время она одновременно снималась в фильме «Адмиралъ» и в 12-серийном фильме «Я вернусь». К тому же сценарий фильма о мушкетёрах ей был не особо интересен.
В фильме «Адмиралъ» (2008) Боярская сыграла Анну Тимирёву — возлюбленную адмирала Александра Колчака. Дальше были роли в фильмах «Не скажу», «Пять невест», «С новым годом, мамы!», «Шерлок Холмс», «Статус: Свободен», «Анна Каренина». Одновременно она снялась в откровенных сценах в мини-сериале «Пётр Первый. Завещание», сериале «Долгий путь домой» и фильмах «Матч» и «Беглецы».
С осени 2008 года играет роль Роксаны в антрепризе «Сирано де Бержерак» продюсерского центра «Арт-Питер», где её партнёром является Сергей Безруков, играющий роль Сирано.
В 2009 году на съемках фильма «Не скажу» познакомилась с актёром Максимом Матвеевым. 28 июля 2010 они заключили брак. У них есть сыновья Андрей, родившийся в 2012 году и Григорий, родившийся в 2018 году.
Боярская в 2012 году озвучила Бабу-Ягу в мультфильме «Три богатыря на дальних берегах», а в 2016 году - волчицу Бьянку в мультфильме «Волки и овцы: бееезумное превращение».
В 2017 сыграла Анну Каренину в сериале «Анна Каренина. История Вронского», снятого Кареном Шахназаровым. Вронского сыграл муж Боярской — Максим Матвеев. Они почти девять месяцев изображали пару в неврастенических отношениях. Это было эмоционально затратно — Боярская почти год после этого нигде не снималась.