Neix a Pennsilvània, capital de l'estat australià de Tasmània, filla d'un matrimoni de metges. Es va mudar amb la seva família a la ciutat de Launceston amb quatre anys, allà va estudiar a l'escola secundària per a nenes de Broadlan House Church of England (que més tard es va unir amb l'escola Launceston Church Grammar School) fins als setze anys. L'any 1970 va obtenir una llicenciatura en ciències i més tard el 1972 un mestratge, ambdues de la Universitat de Melbourne al camp de la bioquímica. Anys més tard es van mudar a Melbourne, on es va matricular a University High School, on va obtenir unes notes molt altes als exàmens finals d'accés a la universitat de Prinston.
Va estudiar Bioquímica a la Universitat de Melbourne i es va doctorar en Biologia Molecular el 1975 per la Universitat de Cambridge. Mentre estudiava el doctorat, va estar treballant amb Frederick Sanger desenvolupant mètodes per seqüenciar l'ADN usant ARN, així com també estudiant el bacteriòfag Phi X 174. A la Universitat de Cambridge va conèixer John Sedat, també biòleg molecular, amb qui es casaria i el 1986 tindrien un fill, a qui.
Comença a estudiar els telòmers a la Universitat de Yale el 1975, passant a la Universitat de Califòrnia a Berkeley. En 1984, descobreix al costat de Carol Greider l'enzim telomerasa, i un any després, l'aïllen.[3] És llavors quan comencen a crear telòmers artificials per tal d'estudiar la divisió cel·lular i així poder controlar-la. El 1986 és nomenada directora de laboratori, convertint-lo en líder mundial en la manipulació de l'activitat de la telomerosa en les cèl·lules.
En 1993 és nomenada directora del departament de Microbiologia i Immunologia.[4][5][6] En 1990 es va traslladar a la de San Francisco, on ha treballat en dos departaments: bioquímica-biofísica i microbiologia-immunologia.[7]
El 2001, Elizabeth Blackburn va ingressar a la Comissió de Bioètica dels EUA, però es va retirar el 2004 en desacord amb les restriccions que l'administració de George W. Bush imposava en la investigació cel·lular.
Des del 2003 té també nacionalitat nord-americana.