Родилась 21 октября 1942 г. в г. Куйбышеве (ныне Самара). Ее отец - народный артист СССР Всеволод Санаев (1912-1996), мать - Лидия Антоновна Гончаренко (1918-1995).

В 1966 г. Елена Санаева окончила в Москве Государственный институт театрального искусства им. А. В. Луначарского (ныне Российский институт театрального искусства - ГИТИС). Выпускница курса народного артиста СССР Михаила Царева.

Работа в театре
С 1967 г. на протяжении ряда лет Елена Санаева входила в труппу Театра-студии киноактера (ныне Центр театра и кино под руководством Никиты Михалкова).
С 2009 г. по н. в. - актриса московского Театра на Трубной (до 2023 г. - "Школа современной пьесы"). Участвует в спектаклях "Подслушанное, подсмотренное, незаписанное" по произведениям Евгения Гришковца и Иосифа Райхельгауза, "Фаина. Эшелон" по документальной повести Фаины Райхельгауз, "Дурочка и зэк" по пьесе Владимира Лидского и др.
Работа в кино
Елена Санаева дебютировала в кино в 1967 г., исполнив роль девушки Люси в историко-биографическом фильме "Генерал Рахимов" (режиссер Загид Сабитов). Среди ее наиболее известных киноработ: лиса Алиса в детском фильме "Приключения Буратино" по мотивам сказки Алексея Толстого (1975, Леонид Нечаев), врач Марина в социальной драме "Частная жизнь" (1982, Юлий Райзман), классный руководитель Маргарита Ивановна в драме "Чучело" по повести Владимира Железникова (1983, Ролан Быков). Последняя роль к настоящему времени - Дина Радишевская в комедийной мелодраме "Добро пожаловать в семью" (2021, Владимир Зинкевич). В общей сложности актриса снялась в более чем 50 фильмах и сериалах.
Елена Санаева принимала участие в озвучивании мультипликационных фильмов "Слоненок пошел учиться" (1984, Иван Уфимцев), "Приключения пингвиненка Лоло" (1986-1987, Геннадий Сокольский и Кэндзи Ёсида, СССР - Япония), "Счастливый Григорий" (1987, Иван Уфимцев), "Кошка, которая гуляла сама по себе" (1988, Идея Гаранина) и др.
В качестве режиссера сняла документальные фильмы "Герман, сын Германа" (2003, о режиссере Алексее Германе - старшем), "Портрет современника на фоне века" (2004, о журналисте Юрии Росте), "Жизнь на вырост" (2005, об актере и режиссере Ролане Быкове) и др.
Член Союза кинематографистов РФ, Российской академии кинематографических искусств.

Звания, награды
Народная артистка РФ (2022).

Елена Санаева награждена орденом Дружбы (2010).

Лауреат российской национальной актерской премии "Фигаро" им. Андрея Миронова (2022).

Личные сведения
Елена Санаева была дважды замужем. Первый супруг - инженер Владимир Конузин. Сын - Павел Санаев (род. 1969, писатель и сценарист). Второй муж - народный артист СССР Ролан Быков (1929-1998).