Елена Николаева родилась 9 февраля 1983 года в городе Москва. Мать профессиональная артистка балета. Будущая актриса с 11 лет занималась в знаменитом ансамбле танца Игоря Моисеева. Сразу после школы Елена пыталась поступить в Московский Художественный театр и не прошла. В 2002 году поступила в Российский институт театрального искусства, в мастерскую О. Кудряшова, который окончила в 2006 году.
В 2003 году Елена сыграла свою дебютную роль в фильме «История весеннего призыва». В 2007 году на экраны вышла драма с участием актрисы «Дом на набережной», в которой принимали участие Алексей Петренко и Ирина Купченко.
Успехом Елены стала роль Лены Ярцевой в социальной драме «Девочка» в 2008 году. Актриса исполнила главную роль юной девочки Лены Ярцевой, ищущей себя и попавшей в тюрьму, но именно там нашедшей свое призвание, пение. Практически все песни в фильме актриса исполнила сама, а также стала соавтором композиции «Капкан», ставшей настоящим хитом. За роль в фильме «Девочка» Елена удостоена Специального приза президента II Международного кинофестиваля имени А. Тарковского «Зеркало».
В 2008 году сыграла одну из трех сестер Ростопчиных, Гулю в семейной драме «Я вернусь» с Елизаветой Боярской, Екатериной Васильевой, Александром Пороховщиковым, Ириной Бразговкой, Адой Роговцевой. В том же году вновь снялась у Елены Николаевой в фильме «Не отрекаются любя», а также в триллере «Казаки-разбойники».
Две главные роли принес актрисе 2009 год: в мелодраме «Фонограмма страсти» и в сериале «Золото скифов», в котором партнерами Елены по площадке стали Елена Яковлева, Валентин Смирнитский, Анна Каменкова, а также участник «Евровидения» Алексей Воробьев. Елена удостоена приза зрительских симпатий за роль в фильме «Фонограмма страсти» режиссера Николая Лебедева на XVIII Международном фестивале актеров кино «Созвездие 2010».
В 2012 году актриса появилась на Первом канале в сериале «Метод Фрейда» с Иваном Охлобыстиным в главной роли, где Елена сыграла юную стажерку следственного отдела. Актриса также играет в театре, в спектаклях мастерской Олега Кудряшова и в Театре Наций. В мастерской Кудряшова Елена исполнила роль Елены в спектакле «Троянки», играла в спектаклях «Снегири», «Вий», «Колесо фортуны» и «Полюбов… но». В Театре Наций Елена Николаева появлялась на сцене в спектаклях «Шведская спичка» и «Сиротливый Запад».
В спектакле «Fарс-мажор» приняла участие в 2015 году, исполнив песни советских лет. Выделяется роль Елены в ситкоме «Мамочки», в котором исполнила роль Анны Белоусовой. Ее партнершами выступили Светлана Колпакова и Александра Булычева. Из всех троих в реальной жизни только у Елены есть собственные дети.