Елизавета родилась в селе Коломенском 18 декабря 1709 г. День этот был торжественным: Петр I въезжал в Москву, желая отметить в старой столице свою победу над Карлом XII; за ним везли шведских пленных. Государь намеревался тотчас праздновать полтавскую победу, но при вступлении в столицу его известили о рождении дочери. «Отложим празднество о победе и поспешим поздравить с восшествием в мир мою дочь», — сказал он. Петр нашел Екатерину и новорожденного младенца здоровыми и на радостях устроил пир.

Будучи только восьми лет от роду, принцесса Елизавета уже обращала на себя внимание своею красотой. В 1717 г. обе дочери — Анна и Елизавета — встречали Петра, возвращающегося из-за границы, одетыми в испанские наряды. Тогда французский посол заметил, что младшая дочь государя казалась в этом наряде необыкновенно прекрасной. В следующем, 1718 г. введены были ассамблеи, и обе царевны явились туда в платьях разных цветов, вышитых золотом и серебром, в головных уборах, блиставших бриллиантами. Все восхищались искусством Елизаветы в танцах. Кроме легкости в движениях, она отличалась находчивостью и изобретательностью, беспрестанно выдумывая новые фигуры. Французский посланник Леви замечал тогда же, что Елизавета могла бы назваться совершенной красавицей, если бы у неё волосы не были рыжеваты.

Воспитание царевны не могло быть особенно удачным, тем более что мать её была совершенно безграмотная. Но её учили по-французски, и Екатерина постоянно твердила, что есть важные причины на то, чтобы она лучше других предметов обучения знала французский язык. Причина эта, как известно, заключалась в сильном желании её родителей выдать Елизавету за какую-нибудь из особ французской королевской крови. Однако на все настойчивые предложения породниться с французскими Бурбонами те отвечали вежливым, но решительным отказом.

Во всем остальном обучение Елизаветы было мало обременительным, приличного систематического образования она так никогда и не получила. Время её было заполнено верховой ездой, охотой, греблей и уходом за своей красотой.