Родилась 12 сентября 1953 г. в г. Алмалыке Ташкентской области Узбекской ССР (ныне Республика Узбекистан).
Девичья фамилия – Лекомцева.
В 1976 г. окончила Московский энергетический институт (ныне Национальный исследовательский университет "МЭИ") по специальности "инженер электронной техники".
С 1976 по 1986 г. работала мастером, затем инженером-технологом по ремонту электронной аппаратуры Центрального ремонтно-механического завода производственного объединения (ПО) "Мосэнерго".
В апреле 1985 г. вступила в КПСС (вышла из партии в июле 1990 г.).
В 1986-1989 гг. - председатель профсоюзного комитета Центрального ремонтно-механического завода ПО "Мосэнерго".
В 1989-1991 гг. - народный депутат СССР. Весной 1989 г. была избрана по квоте профессиональных союзов. Член мандатной комиссии I съезда народных депутатов СССР. С июня по октябрь 1989 г. входила в Межрегиональную депутатскую группу. На I съезде народных депутатов СССР в 1989 г. избрана депутатом Верховного Совета (ВС) СССР. Работала в комитете ВС СССР по вопросам экологии и рационального использования природных ресурсов. В 1990–1991 гг. – секретарь комиссии по вопросам привилегий и льгот ВС СССР. Была также членом временного комитета ВС СССР по борьбе с преступностью.
С 15 ноября 1991 г. по 2 марта 1994 г. Элла Памфилова занимала пост министра социальной защиты населения РСФСР/РФ. С декабря 1991 г. по декабрь 1992 г. была первым заместителем председателя Комиссии по вопросам международной гуманитарной и технической помощи при правительстве РФ.
В 1993-1995 гг. - депутат Государственной думы РФ I созыва. 12 декабря 1993 г. была избрана от блока "Выбор России" по Калужскому одномандатному округу №87, набрав 29,78% голосов. Баллотировалась также по списку блока "Выбор России" под №3 (список возглавлял первый вице-премьер правительства Егор Гайдар). В Госдуме с января по ноябрь 1994 г. была членом фракции "Выбор России". Покинула ее ряды в связи с решением фракции поддержать правительство Виктора Черномырдина (Памфилова была единственным членом "Выбора России" голосовавшим за вотум недоверия кабинету 27 октября 1994 г.). Входила в состав думского комитета по труду и социальной поддержке.
С мая 1994 г. по июль 1995 г. занимала пост председателя Совета по социальной политике при президенте РФ.
В 1995-1999 гг. - депутат Госдумы РФ II созыва. 17 декабря 1995 г. была избрана по Калужскому одномандатному округу №86. Набрала 22,28%, второе место в округе занял Вячеслав Бойко от КПРФ (21,73%). Элла Памфилова также возглавляла список избирательного блока "Памфилова - Гуров - Владимир Лысенко (Республиканская партия Российской Федерации)", который не преодолел пятипроцентный барьер (1,6%) и в Думу не прошел. В Госдуме была членом депутатской группы "Регионы России". В январе - марте 1996 г. занимала пост заместителя председателя думского комитета по делам женщин, семьи и молодежи. С марта 1996 г. по декабрь 1999 г. - член комитета по безопасности.
В июле 1996 г. зарегистрировала и возглавила общественно-политическое движение "За здоровую Россию". В октябре 1998 г. на его базе было создано общероссийское общественное политическое движение "За гражданское достоинство", председателем которого была избрана Элла Памфилова. В марте 2001 г. движение было перерегистрировано под названием "Гражданское достоинство". Элла Памфилова возглавляла его до 29 марта 2014 г.
С 1995 по 2000 г. – член Совета по делам инвалидов и Комиссии по поиску пленных, заложников и интернированных граждан при президенте РФ.
На выборах в Госдуму III созыва 19 декабря 1999 г. возглавляла общефедеральный список движения "За гражданское достоинство" (вместе с авиаконструктором Александром Дондуковым и бывшим командующим внутренними войсками Анатолием Шкирко). Движение не преодолело пятипроцентный барьер, набрав 0,6% голосов избирателей, и не прошло в нижнюю палату парламента.
В феврале 2000 г. Элла Памфилова была зарегистрирована Центризбиркомом в качестве кандидата на пост президента России. Стала первой женщиной в российской истории, баллотировавшейся на высшую государственную должность. Была выдвинута конференцией движения "За гражданское достоинство". 26 марта 2000 г. на досрочных президентских выборах получила 1,01% голосов избирателей, заняв 7-е место из 11. Главой государства был избран и. о. президента Владимир Путин (52,94%).
12 июля 2002 г. указом главы государства Владимира Путина была назначена председателем Комиссии по правам человека при президенте РФ (сменила на этом посту Владимира Карташкина). 6 ноября 2004 г. комиссия была преобразована в Совет при президенте РФ по содействию развитию институтов гражданского общества и правам человека. Элла Памфилова была назначена его председателем. Возглавляла его до 31 июля 2010 г.
В 2010-2014 гг. занимала должность старшего научного сотрудника Центра исследований гражданского общества и некоммерческого сектора Научно-исследовательского университета "Высшая школа экономики".
С марта 2014 г. по март 2016 г. - уполномоченный по правам человека в РФ. 18 марта 2014 г. была наделена полномочиями омбудсмена решением Госдумы РФ (сменила Владимира Лукина). Сложила полномочия досрочно, соответствующее постановление Госдумы было принято 25 марта, вступило в силу 28 марта.
С 2016 г. - член Центральной избирательной комиссии РФ (назначена указами президента 3 марта 2016 г. и 19 марта 2021 г.). С 28 марта 2016 г. - председатель Центральной избирательной комиссии РФ (переизбрана 29 марта 2021 г.). Сменила на посту главы Центризбиркома Владимира Чурова.
Член Совета по внешней и оборонной политике (с 2013 г.), Консультативного совета руководителей избирательных органов стран СНГ (с 2022 г.).
Награждена орденами "За заслуги перед Отечеством" II, III и IV степеней (2023, 2018, 2003), Почета (2010), Дружбы (2014), медалью ордена "За заслуги перед Отечеством" I степени (2006). Отмечена Почетной грамотой (2008) и двумя благодарностями (2008) президента РФ.
Имеет также французский орден Почетного легиона (2006), орден "Достык" II степени (Казахстан, 2020).
За личный вклад в развитие межобщественных взаимоотношений Германии и России в 2011 г. удостоена премии имени доктора Фридриха Йозефа Хааса (вручается неправительственной организацией "Германо-российский форум").
Автор книги "Дадим друг другу шанс: статьи, выступления, интервью" (1999).