ชีวิตในวัยเด็กของพระองค์ยากลำบากมากและล่อแหลมเต็มไปด้วยอันตราย ต้องทนทุกข์ระทมจากการถูกประหารชีวิตของพระมารดาและการไม่สนิทสนมกับพระราชบิดา แต่พระองค์ก็ได้รับการศึกษาเป็นอย่างดียิ่งและได้รับการเลี้ยงดูท่ามกลางศรัทธาในนิกายโปรเตสแตนต์ ในระหว่างรัชสมัยของพระเจ้าเอ็ดเวิร์ดที่ 6 แห่งอังกฤษ (พ.ศ. 2090 - 2096) แม้ว่าเอลิซาเบทจะเล็กเกินกว่าจะได้รับผลกระทบโดยตรงจากการขาดแม่ แต่ชีวิตของเธอนั้นได้เปลี่ยนแปลงไปอย่างมากอีกครั้งเมื่อพระเจ้าเฮนรี่ที่แปดได้ประกาศเพิกถอนการสมรสกับพระราชินีแอน บุลิน ซึ่งทำให้เอลิซาเบทกลายเป็นลูกนอกสมรสไปในชั่วพริบตาด้วยอายุเพียงสามขวบ เอลิซาเบทถึงกับเอ่ยปากถามพระพี่เลี้ยงว่า "เป็นไปได้อย่างไร เมื่อวานนี้เจ้ายังขานนามข้าว่าเจ้าหญิง แต่วันนี้ข้าเป็นเพียงเลดี้ เอลิซาเบท" เมื่อเฮนรี่สมรสใหม่กับพระนางเจน ซีมัวร์ นั้นทำให้พระองค์ก็มิได้ใส่ใจกับเอลิซาเบทอีกต่อไป ถึงขนาดที่พระพี่เลี้ยงต้องส่งหนังสือถึงเฮนรี่เพื่อขอให้จัดหาเสื้อผ้าใหม่ให้แก่เอลิซาเบท เพราะเหตุว่าพระองค์เจริญพระชนมายุเกินกว่าที่จะสวมใส่เสื้อผ้าเก่านั้นได้ต่อไปอีกแล้ว

เมื่อพระนางเจน ซีมัวร์เสียชีวิตหลังจากที่ได้ให้กำเนิดแก่เจ้าชายเอ็ดเวิร์ด พี่น้องต่างมารดาทั้งสามก็ถูกนำมาเลี้ยงดูร่วมกัน แต่เพราะแมรี่นั้นอายุห่างจากน้องทั้งสองมาก อีกทั้งยังต่างศาสนา เอลิซาเบทจึงใกล้ชิดกับเอ็ดเวิร์ดมากกว่า ทั้งสองทรงได้รับการศึกษาอย่างดีเลิศเช่นการทรงพระอักษรภาษาลาติน, กรีก, สเปน และฝรั่งเศส รวมทั้งประวัติศาสตร์, ปรัชญา และคณิตศาสตร์

ชีวิตยามเยาว์วัยของเอลิซาเบทได้สัมผัสกับความสุขบ้าง เมื่อเฮนรี่สมรสกับแคทเธอรีน ฮาวเวิร์ด ซึ่งเป็นพระญาติกับพระราชินีแอน บุลิน แคทเธอรีนดูแลให้ความรักแก่เจ้าหญิงองค์น้อยนี้เป็นอย่างดี ทั้งยังได้ยกย่องพระองค์ให้สมกับตำแหน่งเจ้าหญิง แต่ความสุขความอบอุ่นก็มาเพียงชั่วระยะเวลาสั้น ๆ และจบลงเมื่อแคทเธอรีนต้องโทษประหารชีวิตอีกคน เอลิซาเบทตกอยู่ในสภาพที่สับสนทางจิตใจมาก เมื่อเห็นผู้หญิงที่เธอรักสองคนต้องตายตกตามกันไปเพราะผู้ชายคนเดียวกัน ถึงขนาดที่เธอเอ่ยปากกล่าวกับโรเบิร์ต ดัดเลย์ เพื่อนเล่นเมื่อครั้งยังพระเยาว์จนเติบโตมาเป็นเพื่อนใจในยามหนุ่มสาวว่า ในชีวิตนี้พระองค์จะไม่อภิเษกกับใครทั้งสิ้น

แม้ว่าราชินีองค์ที่หกแห่งพระเจ้าเฮนรี่ที่แปด - แคทเธอรีน พารร์ จะพยายามสร้างบรรยากาศให้เป็นเสมือนครอบครัวที่อบอุ่นเพียงใด แต่ในความสงบนั้น เอลิซาเบทไม่ได้มีความสุขสักเท่าใด ในขณะที่แคทเธอรีนพยายามจะเชื่อมความสัมพันธ์ระหว่างพ่อลูกให้ดีขึ้น เอลิซาเบทก็พยายามตัดรอนตอบโต้พระบิดาถึงขนาดว่าพระองค์ถูกสั่งให้ออกไปพ้นเขตวัง แคทเธอรีน ต้องเป็นผู้ไกล่เกลี่ยเป็นกาวใจให้สองพ่อลูกและขออนุญาตให้เอลิซาเบทได้กลับเข้ามาอยู่ในวังตามเดิม ความสัมพันธ์ของเฮนรี่และเอลิซาเบทเป็นดังราวคนแปลกหน้าสองคนมากกว่าที่จะเป็นพ่อลูกจวบจนพระเจ้าเฮนรี่ที่แปดได้สิ้นพระชนม์ในวันที่ 28 มกราคม ค.ศ. 1547 ในขณะที่เอลิซาเบทมีพระชนมายุสิบสามชันษา และเอ็ดเวิร์ดได้กลายเป็นกษัตริย์แห่งอังกฤษเมื่ออายุได้สิบปี

เมื่อพระองค์มีพระชนมายุ 16 พรรษา ลอร์ดทอมัส ซีมัวร์ ผู้บัญชาการสูงสุดแห่งกองทัพเรือได้วางแผนพยายามขออภิเษกสมรสด้วยเพื่อใช้พระองค์เป็นเครื่องมือหาทางล้มล้างรัฐบาล แต่ทรงหลบเลี่ยงได้อย่างนุ่มนวลและลอร์ดซีมัวร์ก็ได้ถูกประหารชีวิตในความผิดฐานกบฏ ระหว่างรัชสมัยของสมเด็จพระราชินีนาถแมรีที่ 1 แห่งอังกฤษ (พ.ศ. 2096 - 2101) การแสดงตนเป็นโปรแตสแตนท์ของพระองค์ทำให้สมเด็จพระราชินีแมรี พระเชษฐภคินีซึ่งเป็นโรมันคาทอลิกรู้สึกหวั่นไหว พระนางเอลิซาเบธจึงทรงถูกจองจำไว้ที่หอคอยแห่งลอนดอน