Elizabeth Mitchell, 27 Mart 1970 tarihinde Los Angeles, Kaliforniya'da dünyaya geldi. Doğumundan kısa bir süre sonra ailesi Dallas, Teksas'a taşındı ve Mitchell burada büyüdü. Sanata olan yatkınlığı onu, Dallas'taki Booker T. Washington Sahne ve Görsel Sanatlar Lisesi'ne yönlendirdi. Lise eğitiminin ardından Missouri'deki Stephens College'dan Güzel Sanatlar lisans derecesi (BFA) ile mezun oldu. Oyunculuk yeteneğini daha da geliştirmek için Londra'daki British American Drama Academy'de ileri düzey eğitim aldı.

Kariyerine tiyatro sahnesinde başladı ve altı yıl boyunca Dallas Theater Center'da, bir yıl da Encore Theater'da sahneye çıkarak sağlam bir deneyim kazandı.