Элла Фицджеральд родилась 25 апреля 1917 года в городе Ньюпорт-Ньюс, штат Виргиния, США. Ее отец Уильям Фицджеральд и мать Темперанс «Темпи» Фицджеральд не были расписаны официально. Отцу было 35 лет, он работал водителем погрузчика, матери было 23, она трудилась в прачечной.
Пара разошлась вскоре после рождения дочери, и Элла с матерью вынуждены были переехать в юго-восточную часть Нью-Йорка, в Йонкерс. Там мать Эллы познакомилась с португальским иммигрантом Джозефом да Силва. Они стали жить вместе, и в 1923 году у них родилась дочка Франсис да Силва, ставшая Элле сводной сестрой. Семья придерживалась принципов методизма, часто посещала церковь и воскресные службы, Элла с детства изучала Библию и полюбила церковные песнопения. Как и многие чернокожие певицы того времени, девочка развивала свой музыкальный талант благодаря пению спиричуэлсов и госпелов.
Семья бедствовала, матери с отчимом приходилось снимать однудинственную комнату в многоэтажном доме, но Элла несмотря на это росла неунывающим и добродушным ребенком. Как и все негритянские дети ее квартала, она увлекалась танцами, кино, музыкой и даже спортом: ее любимой бейсбольной командой были Лос-Анджелес Доджерс. Вечерами, оставшись дома одна, она любила разучивать песни с пластинок. Кумиром Эллы стала Конни Босуэлл, у которой она переняла манеру пения и некоторые приемы фразировки. Как позднее рассказывала сама Фицджеральд, мать «принесла домой запись Конни, и я просто влюбилась в ее голос; я старалась петь как можно более похоже на Босуэлл».
В 1932 году мать Эллы умерла в результате сердечного приступа. Для четырнадцатилетней девочки это стало страшным ударом. Она стала хуже учиться, а вскоре и вовсе забросила школу. Из-за разногласий с отчимом Элла переехала жить к тете Вирджинии Генри и стала подрабатывать смотрительницей в борделе, где соприкоснулась с жизнью мафиози и игроков в азартные игры. После того, как несовершеннолетней девушкой занялись полиция и службы опеки, ее поместили в сиротский приют в Бронксе, позднее перевели в интернат для девочек в Гудзоне, но Элла вскоре сбежала оттуда и некоторое время оставалась бездомной.
Возможностью выйти из сложившейся ситуации стало для Эллы участие в конкурсе Amateur Nights в гарлемском театре «Аполло». 21 ноября 1934 года состоялось ее первое выступление. Изначально Элла планировала станцевать в стиле местного танцевального дуэта Edwards Sisters, но в последнюю секунду решила спеть как Конни Босуэлл. Поначалу все шло не слишком гладко, так как Элла до этого ни разу не выступала на сцене, у нее даже не было подходящей сценической одежды.
Первую песню Фицджеральд «The Object of My Affection» пришлось прервать и начать заново, так как у девушки от волнения на мгновение пропал голос. Однако, допев до конца, она в ответ получила одобрительные возгласы и аплодисменты. Будучи более уверенной в себе, Фицджеральд с успехом исполнила вторую композицию «Judy» и прошла за кулисы. Победитель определялся в соответствии с реакцией зрителей, и, когда ведущий объявил имя Фицджеральд, зал взорвался овациями. В итоге девушка заняла первое место и выиграла приз в 25 долларов, а также недельный ангажемент в «Аполло».
В 1989 году Фицджеральд приняла участие в записи альбома Куинси Джонса Back on the Block, завоевавшего впоследствии несколько премий «Грэмми». Однако серьезные проблемы со здоровьем мешали ее творческой деятельности. В 1990 году Элла снова попала в больницу во время гастролей в Голландии.
В 1993 году из-за последствий диабета врачи ампутировали Фицджеральд обе ноги ниже колен. После очередной госпитализации в 1996 году она провела последние дни жизни в своем доме в Беверли-Хилс, передвигаясь с помощью инвалидной коляски. Престарелую певицу окружали родственники, в том числе сын Рэй и 12-летняя внучка Элис. В те дни она говорила, что «хотела лишь вдыхать свежий воздух, слушать пение птиц и слышать смех Элис».
В 1996 году 15 июня Фицджеральд умерла в возрасте 79 лет в Беверли-Хилс, Калифорния. Певицу похоронили на кладбище Инглвуд-Парк. Жизнеописание Эллы Фицджеральд и архивные материалы хранятся в Смитсоновском институте Национального музея Американской истории. Нотный архив певицы хранится в Библиотеке Конгресса. Поваренная книга, рецепты для которой Фицджеральд активно собирала, была передана библиотеке Шлезингера в Гарвардском университете.