Prințesa Elisabeta Alexandra Louise Alice de Hesse s-a născut pe 1 noiembrie 1864 și a fost al doilea copil al lui Ludovic al IV-lea, Mare Duce de Hesse, și al Prințesei Alice a Regatului Unit, deci nepoată a reginei Victoria. Elisabeta și familia ei trăiau modest față de standardele regale, copiii își făceau singuri curat în cameră, iar mama lor, Alice, le cosea hainele. În timpul războiului austro-prusac, deseori prințesa Alice o lua pe Elisabeta cu ea în timp ce vizita soldații răniți aflați la un spital din apropiere.
În adolescență, la puțin timp după ce și-a pierdut sora mai mică și mama, care se îmbolnăviseră de difterie, Elisabeta s-a îndrăgostit de Marele Duce Serghei Alexandrovici al Rusiei. Mătușa Elisabetei, împărăteasa Maria Alexandrovna, venea frecvent în vizită la Hesse și de multe ori era însoțită de fiii ei mai mici, Serghei și Paul. Serghei era un tânăr foarte credincios, care la început n-a impresionat-o prea mult pe Elisabeta, însă după moartea ambilor lui părinți în același an, prințesa s-a apropiat de el și treptat a început să-l vadă într-o lumină nouă și, atunci când Marele Duce i-a cerut mâna, a acceptat.
Serghei și Elisabeta s-au căsătorit pe 15 iunie 1884 la Palatul de iarnă din Sankt Petersburg, ea a devenit Marea Ducesă Elisabeta Fiodorovna, iar la nunta lor viitorul țar Nicolae al II-lea a cunoscut-o pe sora mai mică a Elisabetei, Prințesa Alix, care avea să-i devină soție.
Crescută în religia luterană, Elisabeta s-a convertit la ortodoxism în 1891. Cuplul s-a stabilit inițial la Palatul Beloselski din Sankt Petersburg, iar în 1892, după ce Serghei a fost numit guvernator general al Moscovei, cei doi s-au mutat la Kremlin. Nu au avut copii, însă în 1902 au fost numiți tutori pentru Marele Duce Dmitri Pavlovici și Marea Ducesă Maria Pavlovna, nepoții lui Serghei.
Pe 18 februarie 1905, soțul Elisabetei a fost asasinat la Kremlin de revoluționarul socialist Ivan Kaliaev. Marea Ducesă a suferit enorm, dar a găsit resurse în credința ei puternică și l-a vizitat personal pe Kaliaev la închisoare, cerându-i să se pocăiască și spunându-i că îl va ruga pe țarul Nicolae al II-lea să-l grațieze dacă va face acest gest, însă revoluționarul a refuzat, susținând că moartea lui va sluji cauza revoluționară chiar mai mult decât moartea lui Serghei Alexandrovici.
Convorbirea cu asasinul este redată de istoricul Edvard Radzinsky: „De ce mi-ai ucis soțul?”, a întrebat Marea Ducesă. „L-am ucis pe Serghei Alexandrovici pentru că era o armă a tiraniei. M-am răzbunat pentru oameni”, a răspuns el. „Nu-ți asculta mândria. Pocăiește-te… și-l voi ruga pe Suveran să te lase în viață. Eu te-am iertat deja. Oprește această roată sângeroasă!” „Nu!” a răspuns Kaliaev. „Nu mă pocăiesc. Trebuie să mor pentru fapta mea și voi muri! Moartea mea va fi mai utilă cauzei mele decât moartea lui Serghei Alexandrovici”. Criminalul a fost spânzurat pe 23 mai 1905.
După moartea soțului ei, Elisabeta a purtat doliu tot restul vieții. În 1909 și-a vândut toate bijuteriile, chiar și verigheta, a finanțat Mănăstirea de maici Sf. Marta și Maria din Moscova și a devenit stareță a lăcașului de cult. La scurtă vreme a deschis în incinta mănăstirii un spital, o capelă, o farmacie și un orfelinat și adesea vizita cartierele sărace ale Moscovei făcând tot posibilul pentru a îi ajuta pe săraci.
În 1916, Elisabeta a avut ultima sa întâlnire cu sora ei, țarina Alexandra, la Țarskoye Selo. Tutorele copiilor imperiali și-a amintit că Marea Ducesă și-a exprimat îngrijorarea cu privire la influența pe care călugărul Grigori Rasputin o avea asupra Alexandrei și a curții de la Sankt Petersburg și și-a implorat sora să țină seama de avertismentele apropiaților cu privire la influența nefastă a fanaticului Rasputin.
În 2010, cercetătoarea Margarita Nelipa a susținut că Elisabeta știa de existența planului privind uciderea lui Rasputin și cunoștea numele conspiratorilor. Se pare că i-a trimis inițial o scrisoare de avertisment țarului Nicolae al II-lea și apoi a expediat două telegrame Marelui Duce Dmitri Pavlovici și prietenei ei, Zinaida Iusupova, mama lui Felix Iusupov, în care spunea că uciderea călugărului este un „act patriotic”.
În 1918, după Revoluția bolșevică, Lenin a ordonat arestarea Elisabetei, iar CEKA, poliția secretă sovietică, a trimis-o mai întâi la Perm, apoi la Ekaterinburg, unde a fost ținută câteva zile alături de Marele Duce Serghei Mihailovici, Prințul Ioan Constantinovici, Prințul Constantin Constantinovici, Prințul Igor Constantinovici și Prințul Vladimir Paley. Pe 20 mai 1918, toți au fost duși la Alapaevsk și închiși în incinta școlii Napolnaia de la marginea orașului.
În după-amiaza zilei de 17 iulie, ofițerul CEKA Piotr Starțev și câțiva muncitori bolșevici s-au dus la școală, le-au luat prizonierilor toți banii și i-au anunțat că vor fi mutați peste noapte la fabrica Siniacihenski. În miez de noapte, prizonierii au fost duși cu căruța înspre satul Siniaciha, dar la 18 kilometri de Alapaevsk, unde se afla o mină abandonată, cu o groapă adâncă de 20 de metri și parțial inundată, convoiul s-a oprit. Potrivit unuia dintre asasini, pe nume Vasili Riabov, cekiștii i-au aruncat pe prizonieri în groapă și, pentru că apa nu era suficient de adâncă pentru ca aceștia să se înece, au aruncat două grenade peste ei. Se pare că Elisabeta și alți câțiva condamnați au supraviețuit, pentru că există mărturii care spun că i-au auzit pe bieții oameni cântând o rugăciune. În cele din urmă, asasinii au aruncat peste ei lemne adunate din pădurea din zonă și le-au dat foc.
La scurt timp după aceea, Alapaevsk a căzut în mâinile Armatei Albe, iar pe 8 octombrie 1918 ofițerii țariști au descoperit rămășițele Elisabetei și ale celorlalte victime ale cumplitului asasinat în groapa în care fuseseră uciși.
Trupul ei a fost dus la Ierusalim, la Mănăstirea Maria Magdalena de pe Muntele Măslinilor, la construirea căreia contribuise chiar Marea Ducesă împreună cu soțul ei. Elisabeta a fost canonizată de Biserica Ortodoxă Rusă din afara Rusiei în 1981 și de Biserica Ortodoxă Rusă în 1992.
Marea Ducesă se află printre cei zece martiri ai secolului XX din întreaga lume care sunt reprezentați deasupra Marii Uși de Vest de la Westminster Abbey, iar după căderea Uniunii Sovietice în grădina mănăstirii din Moscova pe care o înființase a fost așezată o statuie care o reprezintă și pe inscripția căreia scrie: „Marea Ducesă Elisabeta Feodorovna: Cu pocăință”.
Pe 8 iunie 2009, procurorul general al Rusiei i-a reabilitat oficial pe Elisabeta Feodorovna și pe celelalte victime ale crimei de la Alapaevsk, Mihail Alexandrovici, Serghei Mihailovici, Ioan Constantinovici, Constantin Constantinovici și Igor Constantinovici.
