Fille de Mark, ouvrier dans une usine de General Electric et d'Ann Mitchell, employée de banque,, Elizabeth est l'aînée des quatre enfants du couple. Enfant, elle fut candidate au jeu télévisé Finders Keepers, diffusé sur Nickelodeon. En 1992, elle est diplômée du lycée de Pittsfield; elle a fait des études secondaires à l'université de Pennsylvanie, faisant partie des Delta Delta Delta (elle y décroche un baccalauréat ès arts magna cum laude en 1996). Elle suit des études de théâtre à l'American Conservatory Theater's Advanced Trainig Program, à San Francisco, d'où elle ressort diplômée en 1998. Après l'obtention de son diplôme, elle s'installe à New York.
En 1998, elle débute sa carrière d'actrice au cinéma avec le film indépendant Surrender Dorothy, suivi d'une apparition dans la série New York 911, où elle incarne la fille du capitaine d'une brigade de la police new-yorkaise. En 2000, elle apparaît dans
Shaft, en incarnant une amie d'une victime de crime et dans un épisode Sex and the City. Elle change de nom pour éviter la confusion avec l'actrice Elizabeth Mitchell (Juliet dans Lost, les disparus) et prend pour nom d'artiste Elizabeth Banks. La suite de sa carrière se résume à la comédie Wet Hot American Summer, partageant pour la première fois la vedette avec Paul Rudd, et le drame Ordinary Sinner, restés totalement inédits en France, suivis d'une apparition dans un épisode de la série télévisée FBI portés disparus.
C'est à partir de 2002 qu'elle va se faire connaître du grand public, obtenant ses premiers succès avec
Spider-Man, dans lequel elle est Betty Brant, rôle qu'elle reprendra dans les deux opus suivants, suivi de Pur sang - la légende de Seabiscuit, de Gary Ross, l'année suivante. La carrière cinématographique de la jeune femme est dorénavant lancée. Entre-temps, elle apparaît au côté de Madonna dans À la dérive, de Guy Ritchie et fait une apparition en employée de banque dans Arrête-moi si tu peux, de Steven Spielberg.
En 2005, elle apparaît dans quatre films restés inédits en France : Heights, Sexual Life, The Sisters et The Baxter, mais ce n'est qu'avec la comédie 40 ans, toujours puceau, dans lequel elle incarne une employée de librairie nymphomane et le film d'horreur Horribilis, qu'elle va être rapidement révélée au grand public avec des rôles plus importants.
Toujours en 2005, elle participe en tant que guest star dans la série Stella, puis en 2006, obtient un rôle récurrent dans la série Scrubs, dans laquelle elle incarne le docteur Kim Briggs durant 15 épisodes jusqu'en 2009. C'est durant cette période de début de succès qu'elle joue dans la pièce de théâtre Bus Stop, de William Inge, dans laquelle elle incarne Cherie, séduisante blonde qui aspire à devenir chanteuse de cabaret.
En 2006, elle change de registre en tournant dans le film biographique avec Invincible, où elle est la petite amie de Mark Wahlberg, puis retourne à la comédie avec Bill, dans lequel elle a le premier rôle féminin au côté d'Aaron Eckhart et Jessica Alba et un petit rôle dans Frère Noël.
L'année 2008 est chargée puisqu'elle est à l'affiche de cinq films, notamment la comédie de science-fiction Appelez-moi Dave et les comédies sentimentales Un jour, peut-être (elle y devient l'une des trois petites amies et ex-femme de Ryan Reynolds) et Zack et Miri font un porno, réalisé par Kevin Smith, dans lequel elle incarne le personnage féminin éponyme au côté de Seth Rogen. Ces deux films obtiennent un succès public et critique, lui permettant de continuer sur sa lancée. Elle est également à l'affiche d'un autre contre-emploi en prêtant ses traits à Laura Bush dans W. : L'Improbable Président, biopic d'Oliver Stone.
En 2009, elle continue à changer de registre en incarnant une infirmière et belle-mère intrusive dans le thriller Les Intrus, remake du film d'horreur coréen Deux Soeurs, puis fait ses débuts comme productrice au côté de son époux Max Handelman avec le film
Clones, avec Bruce Willis.
La même année, elle participe en tant que guest star à la série Modern Family, puis tient en 2010 le rôle récurrent d'Avery Jessup dans la série 30 Rock durant neuf épisodes de la quatrième et cinquième saison.
Elle fait son retour au cinéma avec le thriller Les Trois Prochains Jours, réalisé par Paul Haggis et sorti en salles en novembre 2010. Dans ce remake du film français Pour elle, dans lequel elle reprend le rôle de Diane Kruger, elle interprète la femme de Russell Crowe accusée de meurtre et que son époux veut faire évader de prison.
Elle a également tourné The Details, avec Tobey Maguire.
En 2010, elle fait ses débuts comme réalisatrice avec un court-métrage, puis avec la comédie à sketches Movie 43, dans laquelle elle tient également un rôle, puis remplace au pied levé Amy Adams pour deux films, l'un en cours de tournage, l'autre en pré-production : le thriller Man on a Ledge (en cours de tournage), prêtant ses traits à une une psychologue de la ville de New York, qui est confrontée à la tentative de suicide d'un ancien policier, tandis que le frère de ce dernier commet un hold-up et le drame Welcome to People, où elle interprète la soeur alcoolique de Chris Pine et également mère d'un petit garçon,.
Depuis le 5 juillet 2003, elle est mariée avec Max Handelman, un vieil ami de l'université qu'elle a rencontré le 6 septembre 1992 . Elle s'est convertie au Judaïsme lors de son mariage.
Fin mars 2011, elle est devenue la mère via une mère porteuse d'un garçon nommé Felix : en effet, avec son mari, elle a eu recours au service d'une mère porteuse, après plusieurs tentatives infructueuses pour tomber enceinte,,,.