Née à Sherman Oaks (Californie), Elizabeth Chase Olsen est la fille cadette de Jarnette Fuller « Jarnie » Jones (née le 22 février 1954), manager personnel de profession, et de David Brian « Dave » Olsen (né le 15 novembre 1953), un promoteur immobilier[1]. Elle a un frère aîné, James Trent Olsen (né le 6 mai 1984), ainsi que deux sœurs jumelles aînées, Mary-Kate et Ashley Fuller Olsen (nées le 13 juin 1986). Ses parents divorcent en 1995 après plus de dix-huit ans de mariage[2]. En début d'année 1996, son père se remarie à son ancienne assistante, Martha Taylor Mackenzie (née le 10 juillet 1959) - avec qui il a deux enfants : une fille, Courtney Taylor Olsen (née le ), et un garçon, Jacob « Jake » Olsen (né en 1998). Le couple divorce en 2014 après plus de dix-huit ans de mariage. Elle a des origines norvégiennes du côté de son père, et anglaises du côté de sa mère[3].
Durant son enfance, Elizabeth suivait des cours de danse classique, et de chant[4].
En 1994, Elizabeth Olsen lance sa carrière d'actrice, à seulement l'âge de cinq ans, en faisant une courte apparition dans le film Deux jumelles dans l'Ouest, où ses sœurs tiennent les rôles principaux. Par la suite, elle auditionne pour Spy Kids, réalisé par Robert Rodriguez, mais ne décroche aucun rôle. En 2004, face à la surmédiatisation de la maladie de sa sœur Mary-Kate, qui souffre alors de dépression et suit un traitement contre l'anorexie mentale, elle renonce à devenir actrice[6].
Néanmoins, alors que ses sœurs ont définitivement arrêté leur carrière d'actrice afin de s'imposer dans le domaine de la mode, Elizabeth fait une arrivée remarquée en interprétant le rôle principal de Martha Marcy May Marlene, premier film réalisé par Sean Durkin, aux côtés de John Hawkes, Sarah Paulson et Hugh Dancy. Dans ce thrillerdramatique, elle joue le rôle d'une jeune fille souffrant d'hallucinations et d'accès de paranoïa après avoir fui une secte dans les montagnes Catskill. Séduite par le scénario dont la construction brillante l'a plongée d'emblée dans les méandres de l'esprit paranoïaque de son personnage, Martha, chez qui la différence entre réalité et illusion est plus que ténue, c'est en visionnant deux films de Robert Altman, Trois femmes et Images, qu'Elizabeth parvient à construire son personnage et comprendre la tonalité du propos et l'esthétique que le réalisateur avait en tête[7]. Sorti le aux États-Unis et acclamé par la critique, Martha Marcy May Marlene révèle Elizabeth Olsen, et lui permet d'émerger de l'ombre de ses sœurs. Sa performance lui vaut de nombreuses nominations et récompenses.
Elle enchaîne avec deux autres projets indépendants : sous la direction de Bruce Beresford, elle interprète le rôle de Zoe, une jeune adolescente qui quitte Manhattan avec sa famille pour vivre dans un village américain à la suite du divorce de ses parents, dans la comédie indépendante Peace, Love & Misunderstanding, qui reçoit en majorité des critiques négatives. Elle est ensuite à l'affiche du film d'horreur Silent House, un remake du film uruguayen La casa muda, où son personnage, piégée à l'intérieur du refuge au bord du lac de sa famille, découvre qu'elle est incapable de communiquer avec le monde extérieur alors que les événements deviennent de plus en plus inquiétant dans et autour de la maison.
En 2015, elle décroche le rôle de Wanda Maximoff dans le film de super-héros Avengers : L'Ère d'Ultron, réalisé par Joss Whedon et produit par Marvel Studios, dans lequel elle retrouve Aaron Taylor-Johnson, son partenaire dans Godzilla[14]. Pour se préparer à son rôle, Elizabeth a demandé à Marvel de lui faire parvenir les comics dont Wanda Maximoff était l’héroïne, et a avoué avoir été impressionnée par la quantité de documentation qu'elle a reçue. Elle a également développé la gestuelle du personnage en prenant des cours de danse. Sorti le 1er mai 2015, Avengers : L'Ère d'Ultron reçoit des critiques positives et rapporte plus d'1,4 milliard de dollars dans le monde entier, faisant du film le troisième plus grand succès cinématographique de 2015 et le sixième plus grand succès cinématographique de tous les temps.
En 2013, elle prête ses traits à Thérèse Raquin dans En Secret une adaptation cinématographique signée Charlie Stratton, pour lequel elle a pour partenaire Oscar Isaac. Et en 2015, elle joue le rôle d'Audrey Williams, l'épouse de Hank Williams, dans le film autobiographique I Saw the Light - qui a été tourné d'octobre à décembre 2014 en Louisiane[15],[16].
En 2016, elle revient sur les écrans dans son rôle de Wanda Maximoff pour Captain America : Civil War d'Anthony et Joe Russo. Mais elle tourne parallèlement deux projets très différents d'abord la satire Ingrid Goes West, qui lui permet d'aller du côté de la comédie noire, en incarnant une jeune influenceuse californienne, menant une parfaite vie, sur laquelle fantasme une jeune femme de Pennsylvanie, jouée par Aubrey Plaza. Puis le thriller Wind River, première réalisation de Taylor Sheridan, déjà auteur des scripts acclamés Sicario et Comancheria, lui permet de retrouver Jeremy Renner, son partenaire des Avengers.
En 2017 elle joue dans le film Kodachrome, disponible uniquement sur la plateforme Netflix. En parallèle se conclut la post-production du blockbuster Avengers : Infinity War, attendu pour avril 2018. En avril 2019, elle revient dans Avengers: Endgame qui est un succès mondial dès sa sortie. En 11 jours, ce blockbuster décroche la seconde place au box-office se plaçant devant Titanic de James Cameron. Il prend après seulement douze semaines d'exploitation la première place de celui-ci, detrônant Avatar également de Cameron.
En 2018, elle incarne l'héroïne d'une série télévisée diffusée sur Facebook Sorry for Your Loss. Les quatre premiers des dix épisodes produits pour la première saison ont été présentés en juin au Festival International du Film de Toronto 2018. début 2020, une série Disney/Marvel, intitulée WandaVision[17] et officialisée où elle reprendra son rôle de Wanda Maximoff aux côtés de Paul Bettany, l'interprète de Vision. Cette série est diffusée sur Disney+ en janvier 2021. En 2022 Elle revient chez Marvel dans le film Doctor Strange in the Multiverse of Madness.
Vie privée
En septembre 2012, Elizabeth devient la compagne de l'acteur et mannequin américain, Boyd Holbrook[18]. Le couple se fiance en mars 2014[19],[20], avant de se séparer en janvier 2015[21],[22].
Depuis février 2017, elle partage la vie du musicien américain, Robert Nicholas "Robbie" Arnett (né le 3 mars 1992), membre du groupe Milo Greene[23],[24] - avec qui elle se fiance en juillet 2019[25]. Le 8 juin 2021, Elizabeth révèle lors de l'émission Variety Studio: Actors on Actors qu'elle est mariée à son compagnon[26] depuis le début d'année 2020[27].
En version québécoise, elle est doublée par Émilie Gilbert dans les œuvres de l'univers Marvel ainsi que par Magalie Lépine-Blondeau[29] dans Martha Marcy May Marlene et Les voyants rouges. Enfin, Eloisa Cervantes[29] la double exceptionnellement dans Godzilla.