เจ้าหญิงเอลีซาเบ็ทประสูติเมื่อวันที่ 1 พฤศจิกายน พ.ศ. 2407 ณ เมืองเบสซุนเกิน ใกล้เมืองดาร์มชตัท โดยมีพระนามเต็ม เอลีซาเบ็ท อเล็คซันดรา ลูอีเซอ เอลีเซอ และดำรงพระอิสริยยศเป็นเจ้าหญิงแห่งเฮ็สเซินและโดยไรน์ พระองค์เป็นพระธิดาองค์ที่สองในแกรนด์ดยุกลูทวิชที่ 4 แห่งเฮ็สเซินและโดยไรน์]]และเจ้าหญิงอลิซแห่งสหราชอาณาจักร พระองค์เป็นพระราชนัดดาในสมเด็จพระราชินีนาถวิกตอเรียผ่านทางพระชนนี เจ้าหญิงอลิซทรงเป็นผู้เลือกพระนาม "เอลีซาเบ็ท" ให้กับพระธิดา ด้วยทรงได้รับแรงบันดาลใจจากชีวิตของนักบุญเอลีซาเบ็ทแห่งฮังการี ซึ่งเป็นบรรพสตรีของราชวงศ์เฮสส์ หลังจากการเสด็จเยือนที่อารามของนางในเมืองมาร์บูร์กและมีประสูติกาลพระธิดาพระองค์ที่สอง พระองค์จึงทรงตัดสินพระทัยที่จะตั้งพระนามพระธิดาตามนักบุญคนนั้น เจ้าหญิงเอลีซาเบ็ทมีพระนามเรียกเล่นว่า "เอลลา" ในหมู่พระประยูรญาติ

แม้ว่าจะประสูติในราชวงศ์เก่าแก่และสูงศักดิ์ที่สุดราชวงศ์หนึ่งของเยอรมนี เจ้าหญิงและครอบครัวทรงมีความเป็นอยู่แบบสมถะเมื่อเที่ยบกับมาตรฐานในราชวงศ์ทั่วไป พระโอรสและธิดาจะกวาดพื้นและทำความสะอาดห้องเอง ส่วนพระชนนีจะทรงนั่งเย็บฉลองพระองค์ให้กับพระโอรสและธิดา ช่วงสงครามฝรั่งเศส-ปรัสเซีย เจ้าหญิงอลิซจะทรงพาเจ้าหญิงเอลีซาเบ็ทไปกับพระองค์อยู่เสมอเมื่อเสด็จไปเยี่ยมทหารที่ได้รับบาดแผลในโรงพยาบาลใกล้เคียง ในสภาพแวดล้อมที่ปลอดภัยและมีความสุขมากเช่นนี้ เจ้าหญิงทรงเจริญพระชนม์ในความเคยชินภายในบ้านแบบที่เป็นอังกฤษ และภาษาอังกฤษกลายเป็นภาษาที่หนึ่งของพระองค์ ในช่วงพระชนม์ชีพระยะต่อมา พระองค์ทรงเล่าให้พระสหายคนหนึ่งฟังว่าพระองค์และพระภคินี พระอนุชาและพระกนิษฐาตรัสภาษาอังกฤษกับพระชนนีและตรัสภาษาเยอรมันกับพระชนก

ในฤดูหนาวของปี พ.ศ. 2421 โรคคอตีบได้ระบาดทั่วทั้งครอบครัวเฮสส์ โดยได้คร่าชีวิตเจ้าหญิงมารี พระกนิษฐา และเจ้าหญิงอลิซ พระชนนีของเจ้าหญิงเอลีซาเบ็ทไป เจ้าหญิงได้ทรงถูกส่งไปที่ตำหนักของพระอัยยิกาเมื่อพระอนุชาพระกนิษฐาเริ่มแสดงอาการของโรคและดังนั้นจึงทรงเป็นสมาชิกในครอบครัวเพียงพระองค์เดียวที่ไม่ได้ติดโรคในครั้งนี้ เมื่อพระองค์ทรงได้รับอนุญาตให้เสด็จกลับมายังครอบครัว ได้ทรงบรรยายถึงการพบปะกันในครั้งนี้ว่า "เศร้าโศกอย่างมาก" และทุกสิ่งทุกอย่างเป็น "เหมือนกับความฝันอันน่ากลัว"