Urodziła się w Wołgogradzie, jej ojcem jest pochodzący ze wsi Czuwek w Dagestanie Gadży Gafanowicz Isinbajew, matka Natalja Pietrowna urodziła się w wielodzietnej rodzinie w chutorze położonym niedaleko Wołgogradu. Ojciec pracuje jako hydraulik, matka przez wiele lat pracowała w kotłowni[1]. Zamieszkiwała w Monako[2], w 2011 powróciła do rodzinnego Wołgogradu[3].
Początkowo trenowała gimnastykę, jednak jako piętnastolatka zrezygnowała z uprawiania tego sportu (miała już ponad 170 centymetrów wzrostu i była zbyt wysoka jak na tę dyscyplinę)[5]. Międzynarodową karierę lekkoatletyczną rozpoczęła w 1998, już po sześciu miesiącach treningów tyczkarskich[5] z wynikiem 4,00 zdobyła złoty medal rozegranych w Moskwie światowych igrzysk młodzieży, na mistrzostwach świata juniorów w Annecy we Francji skoczyła 3,90 m, co dało jej 9. miejsce.
W następnym roku na mistrzostwach świata juniorów w Santiago po raz pierwszy skoczyła 4,20 m, wyprzedzając Niemkę Annikę Becker. W tym samym roku skok o tyczce kobiet zadebiutował na Igrzyskach Olimpijskich, w Sydney wygrała Amerykanka Stacy Dragila, natomiast Isinbajewa podczas tych igrzysk nie zaliczyła żadnej wysokości.
W 2001 zdobyła kolejny złoty medal, tym razem na Mistrzostwach Europy Juniorów w Grosseto we Włoszech, gdzie skoczyła 4,40 m.
Na Mistrzostwach Europy w Monachium w 2002 pokonała wysokość 4,55 m, co wystarczyło jedynie na srebrny medal. 5 cm wyżej skoczyła jej rodaczka Swietłana Fieofanowa, która zdobyła złoto.
W 2003 Jelena Isinbajewa zrobiła kolejne postępy, wygrywając mistrzostwa Europy U-23 w Bydgoszczy z rezultatem 4,65 m. 13 lipca po raz pierwszy pobiła rekord świata, ustanawiając go na wysokości 4,82 m, na meetingu w Gateshead w Anglii, co uczyniło ją główną faworytką do zdobycia złotego medalu na Mistrzostwach Świata w Paryżu, gdzie jej braki techniczne wykorzystały rywalki, Fieofanowa oraz Becker, które zajęły dwa pierwsze miejsca. Jelena musiała zadowolić się brązem.
W 2004 skok o tyczce kobiet już dojrzał jako dyscyplina sportowa i podczas mityngu w Doniecku Jelena pobiła kolejny halowy rekord świata (4,83 m), który w ciągu tygodnia został pobity o 1 cm przez Fieofanową. W marcu, na Halowych Mistrzostwach Świata w Budapeszcie Jelena zdobyła złoty medal, bijąc rekord świata i skacząc 4,86 m. Drugie miejsce zajęła Dragila, trzecie Fieofanowa.
W czerwcu i lipcu trzy razy biła rekord świata, w Gateshead (4,87 m), w Birmingham (4,89 m) oraz w Londynie (4,90 cm) na stadionie Crystal Palace.
Skok o tyczce był jedną z najbardziej prestiżowych konkurencji na Igrzyskach Olimpijskich w Atenach, a rywalizacja między Isinbajewą a Fieofanową podgrzewała tylko atmosferę. Kiedy wszystkie konkurencje zakończyły się, uwaga widzów była zwrócona na konkurs skoku o tyczce kobiet. Kiedy po zaliczeniu 4,75 Fieofanowa nie pokonała 4,90, złoto przypadło Jelenie, która pobiła dodatkowo rekord świata skokiem na wysokość 4,91. Brąz wywalczyła Polka Anna Rogowska.
W 2005 przyszły kolejne 4 rekordy świata. Pierwszy pobiła w Lozannie (4,93 m). Bicie rekordów centymetr po centymetrze przynosi jej ogromne zyski od sponsorów. Podobną taktykę objął niegdyś Serhij Bubka, który osiągnął rekord świata na poziomie 6,14 m. W czerwcu w Madrycie skoczyła 4,95 m, a na stadionie Crystal Palace w Londynie, 22 lipca 2005 pobiła dwa rekordy świata, najpierw skoczyła 4,96, po rekordzie Polski Anny Rogowskiej (4,80 m), a następnie za pierwszym razem pokonała magiczną barierę 5,00 m.
W tym samym roku na mistrzostwach świata w Helsinkach zdobyła również tytuł mistrzowski i po raz kolejny pobiła rekord świata wynikiem 5,01 m.
W 2007 ponownie zdobyła tytuł mistrzowski na otwartym stadionie na mistrzostwach świata w Osace wynikiem 4,80 m. Ponadto wygrała wszystkie 6 zawodów Złotej Ligi, za co dostała milion dolarów do podziału z Amerykanką Sanyą Richards.
16 lutego 2008 w Doniecku poprawiła o 2 cm swój halowy rekord świata, uzyskując 4,95 m.
11 lipca 2008, podczas mitingu Golden League w Rzymie ponownie poprawiła należący do siebie rekord świata. Skokiem na 5,03 m zapewniła sobie zwycięstwo w zawodach oraz kolejny raz udowodniła, że nie ma sobie równych.
29 lipca 2008 ponownie poprawiła swój rekord, pokonując w Monako zawieszoną poprzeczkę na wysokości 5,04 m.
18 sierpnia 2008 bezapelacyjnie zwyciężyła w olimpijskim konkursie skoku o tyczce, pokonując za trzecim razem poprzeczkę na wysokości 5,05 m (rekord świata).
15 lutego 2009 zainaugurowała sezon zwyciężając w mityngu halowym w Doniecku, bijąc zarazem dwukrotnie własny halowy rekord świata – najpierw pokonała poprzeczkę zawieszoną na wysokości 4,97 m, a następnie pięciu metrów.
17 sierpnia 2009, startując w finałowym konkursie skoku o tyczce podczas mistrzostw świata w Berlinie, nie zaliczyła żadnej wysokości, rozpoczynając start na wysokości 4,75 m.
28 sierpnia 2009 na mitingu Weltklasse Zürich, będącym częścią zawodów Złotej Ligi, poprawiła o 1 cm swój własny rekord świata, skacząc w pierwszej próbie 5,06 m.
Rosjanka powróciła do startów 6 lutego 2011 po niemal rocznej przerwie w występach; wygrała mityng Russian Winter, uzyskując najlepszy wynik na świecie w tej części sezonu (4,81 m)[8][9][10][11][12]. Drugim startem Isinbajewej w 2011 był mityng Samsung Pole Vault Stars w Doniecku, Rosjanka wygrała te zawody z rezultatem 4,85 m[13]. Z powodu grypy nie wzięła udziału w halowych mistrzostwach Europy w Paryżu[14].
Pierwszy występ Rosjanki w sezonie letnim miał miejsce w połowie lipca na mityngu KBC Night of Athletics – zwyciężyła z wynikiem 4,60 m[15][16]. Trzy dni później Isinbajewa nie zaliczyła żadnej wysokości podczas zawodów we włoskim Lignano. Podczas mityngu Diamentowej Ligi – DN Galan 2011 – Rosjanka zwyciężyła, uzyskując swój najlepszy rezultat w sezonie – 4,76 m. Na mistrzostwach świata w koreańskim Daegu zajęła 6. miejsce z wynikiem 4,65 m.
Order Zasług dla Ojczyzny II Klasy (13 sierpnia2012) – za wielki wkład w rozwój kultury fizycznej i sportu, wysokie osiągnięcia sportowe na zawodach XXX Olimpiady 2012 roku w mieście Londynie (Wielka Brytania)[28]
Order Zasług dla Ojczyzny IV Klasy (2 sierpnia2009) – za wielki wkład w rozwój kultury fizycznej i sportu, wysokie osiągnięcia sportowe na zawodach XXIX Olimpiady 2008 roku w Pekinie[29][30]
