Hon fick en god uppfostran och var mycket musikalisk. Hon ansågs vara en av Europas "mest perfekta" prinsessor och fick en mängd giftermålsanbud.Redan 1562 trolovades hon med hertig Kristofer av Mecklenburg men han hamnade i långvarig polsk fångenskap och Elisabets bror, Johan III bröt trolovningen. Elisabet fick giftermålsanbud från Henrik III av Frankrike men dessa planer gick om intet.
1577 befriades Kristofer av Mecklenburg ur fångenskapen och friade ånyo till Elisabet. Emellertid uppstod en rad problem och bröllopet kunde inte äga rum förrän 7 maj 1581, då Elisabet var 32 år gammal. Paret bosatte sig i Mecklenburg.
I äktenskapet föddes en dotter, Margareta Elisabet. Hertigen avled i mars 1592 och Elisabet återvände då till Sverige. Hon fick 1594 Norrköpingshus i förläning av Karl IX