Elisabeth Moss nasceu e foi criada em Los Angeles, Califórnia, filha de Ron e Linda Moss, ambos músicos; sua mãe toca jazz e blues gaita profissionalmente.[1][2] Moss tem um irmão mais novo.[3] Ela foi criada como cientologista.[4] Seu pai é inglês.[5] Sua mãe é parcialmente descendente de suecos.[6]
Inicialmente, Moss tinha aspirações de se tornar uma dançarina profissional.[3] Em sua adolescência, ela viajou para a cidade de Nova York para estudar balé na School of American Ballet, após o qual estudou com Suzanne Farrell no Kennedy Center em Washington, D.C.[1] Moss continuou a estudar dança ao longo de sua adolescência, mas começou a conseguir papéis de atriz também. Para gerenciar sua educação e carreira, ela começou a estudar em casa e se formou em 1999.[1]
Ela conheceu Fred Armisen em outubro de 2008,[8] e eles ficaram noivos em janeiro de 2009,[9] se casando em 25 de outubro de 2009, em Long Island City, Nova York.[10] Eles se separaram em junho de 2010,[11] e em setembro de 2010, Moss pediu o divórcio,[11] que foi finalizado em 13 de maio de 2011.[12]
Moss pratica Cientologia[13] e identifica-se como feminista.[14] Depois que um fã questionou se seu papel na série do Hulu The Handmaid's Tale a fez pensar sobre seu envolvimento com a Igreja da Cientologia, Moss defendeu suas crenças no Instagram, escrevendo que a ideia de que Gilead na série e Cientologia "acreditam que todas as fontes de fora estão erradas ou são más", como o fã descreveu, "na verdade não é verdade ". Ela continuou, "Liberdade e tolerância religiosa e compreensão da verdade e dos direitos iguais para todas as raças, religião e credo são extremamente importantes para mim."[15]