Elizabeth Lail étudie à l’université de Caroline du Nord et suit des cours de théâtre qui lui permettent de faire ses premiers pas d’actrice dans des courts métrages étudiants tels que Without et Model Airplane.

Fraîchement diplômée, elle s’installe à New-York en 2014 et décroche le rôle d’Anna dans la quatrième saison de la série Once Upon a Time. L’année suivante, la jeune comédienne auditionne pour le rôle de Kara Zor-El dans la série Supergirl, mais c’est l’actrice Melissa Benoist qui est finalement retenue à sa place. Alors qu'elle avait obtenu un rôle récurrent dans Videosynchrazy de David Fincher, la série est annulée par la chaîne HBO au mois de juin 2015.  

En février 2016, Elizabeth Lail rejoint le casting principal de la série horrifique Dead of Summer, puis apparaît dans les séries Blacklist et The Good Fight. Deux ans plus tard, elle se voit proposer le rôle Guinevere Beck dans la série You, où elle donne la réplique à Penn Badgley. Toujours côté petite lucarne, elle prend part à Gossip Girl, nouvelle génération et Ordinary Joe.

En parallèle, Elizabeth Lail est active côté cinéma. Ainsi, elle incarne l’héroïne de l'horrifique Countdown et de la comédie romantique Mack & Rita pour Amazon Prime. Décidément amatrice de films d'horreur, elle joue la policière Vanessa Shelly dans le lucratif Five Nights at Freddy's (2023), qui donne logiquement lieu à une suite en 2025.