Элла Памфилова родилась 12 сентября 1953 года в городе Алмалык, Узбекистан. Девочка выросла в семье рабочих Александра Савельевича и Полины Никитичны Лекомцевых. Родители много занимались работой, поэтому воспитанием маленькой Эллы занимался ее дедушка. Все ее детство прошло в Средней Азии недалеко от города Ташкент.
В школе Элла являлась активисткой и с удовольствием помогала в учебе тем, кто ленился или немного отставал. Благодаря этому пользовалась уважением одноклассников и учителей. В 1970 году Элла окончила школу с золотой медалью. За высокие успехи в учебе ей доверили вручить цветы генеральному секретарю ЦК КПСС Никите Хрущеву в один из его приездов в город Ташкент.
Сразу после школы Памфилова решила поступать в Московский государственный институт имени Ломоносова, но из-за отсутствия публикаций и неуплаты комсомольских взносов, в этот вуз не попала. Мать Эллы мечтала, чтобы дочь стала врачом, но даже после первой неудачной попытки с поступлением, документы в медицинский институт Памфилова не сдала. В 1970 году поступила в Московский энергетический институт, который успешно окончила в 1976 году, получив квалификацию «инженер электронной техники».
В 1977 году Элла начала работать мастером на Центральном ремонтно-механическом заводе производственного объединения «Мосэнерго». Муж Памфиловой являлся военным, поэтому вслед за ним уезжала на несколько лет на Таманский полуостров. В 1980 году супруги вернулись в Москву. Женщина устроилась на завод, работала мастером, а затем инженером-технологом, после чего заняла свою первую высокую должность председателя профсоюзного комитета.
В 1985 году Памфилова вступила в коммунистическую партию, а в 1989 году избрана в Верховный Совет от профсоюзов: в комитет по вопросам экологии и рационального использования природных ресурсов. В 1990 году вышла из партии, вступив в демократическую оппозицию. В этом же году заняла должность секретаря Верховного Совета по вопросам привилегий и льгот, работала в комиссии по борьбе с коррупцией.
Указом Президента России Бориса Ельцина от 15 ноября 1991 года Памфилову назначили министром социальной защиты населения России. Именно Элла Александровна смогла инициировать внедрение компьютеризации пенсионной системы. В конце 1992 года хотела уйти в отставку в знак протеста против увольнения премьер-министра Егора Гайдара. Однако Президент так и не подписал отставку Памфиловой, и она продолжила карьеру при премьер-министре Викторе Черномырдине. Основным своим достижением этого периода считает организацию общественного движения «За здоровую Россию», лидером которого является с 1996 года.
В 2000 году Памфилова баллотировалась в Президенты России и заняла седьмое место, став первой в истории России женщиной претендующей на пост Президента. Лидерами этих выборов стали Владимир Путин, Геннадий Зюганов и Григорий Явлинский.
Далее, в 2010 году Элла Памфилова из-за множества несогласий в ведении политики добровольно оставила пост председателя Совета при Президенте России по содействию развития институтов гражданского общества и прав человека.
В январе 2014 года общественная палата России поддержала выдвижение Эллы Памфиловой на пост нового уполномоченного по правам человека вместо Владимира Петровича Лукина, у которого 15 февраля 2014 года заканчивались полномочия. Ранее президент Российской Федерации Владимир Владимирович Путин одобрил кандидатуру Памфиловой.
Уполномоченным по правам человека в Российской Федерации Элла Александровна стала 18 марта 2014 года. В связи с ее назначением Конференция движения «Гражданское достоинство» 29 марта 2014 года приостановила членство Памфиловой в движении.
Через два года Памфилова вошла в состав Центральной избирательной комиссии Российской Федерации по квоте Президента России. Государственная Дума, 25 марта 2016 года, удовлетворила ее заявление о досрочном прекращении полномочий на посту Уполномоченного по правам человека в связи с переходом в ЦИК Российской Федерации.
Через три дня, 28 марта 2016 года Элла Александровна Памфилова четырнадцатью голосами из пятнадцати избрана председателем Центральной избирательной комиссии России.
В ночь на 6 сентября 2019 года на дом председателя Центральной избирательной комиссии России Памфиловой совершено разбойное нападение. Неизвестный в маске пролез через окно на террасу дома, несколько раз ударил Эллу Александровну электрошокером и скрылся. Возбуждено уголовное дело по статье «Разбой, совершенный с незаконным проникновением в жилище, помещение либо иное хранилище». Расследование взято на контроль руководством Министерства Внутренних Дел Российской Федерации.
Президент России Владимир Путин и Элла Памфилова 17 марта 2020 года обсудили подготовку к общероссийскому голосованию по вопросу одобрения изменений в Конституцию Российской Федерации. Согласно Указу, подписанному главой государства, оно должно состоятся 22 апреля. При этом, Путин отметил, голосование может быть перенесено из-за ситуации с коронавирусом.