Nacque nel 1560 a Nyírbátor un villaggio nel nord-est dell'attuale Ungheria, ma venne allevata nella proprietà di famiglia di Esced in Transilvania (odierna Romania). La sua famiglia faceva parte delle casate protestanti dell'Ungheria. L'albero genealogico del suo casato comprendeva vari eroi di guerra, un cardinale e un futuro re di Polonia. Nella sua famiglia, a causa della consanguineità (anche il padre aveva sposato una sua cugina), non mancavano malattie al sistema nervoso: molti suoi membri mostravano segni di epilessia, schizofrenia e altri disturbi mentali.

Fin da bambina dà segni di squilibro passando in pochissimo tempo dalla tranquillità alla collera. All'età di circa sei anni fu testimone di un fatto che lasciò su di lei una traccia indelebile: un gruppo di zingari venne invitato nella sua casa per intrattenere la corte; uno di essi venne però condannato a morte per aver venduto i figli ai turchi. Le sue grida lamentose echeggiarono nel castello attirando l'attenzione di Elizabeth, che all'alba fuggì dal castello per vedere la condanna: dei soldati tagliarono il ventre di un cavallo legato a terra, il condannato venne preso e infilato nel ventre, rimase fuori solo la testa, poi un soldato ricucì il ventre del cavallo con il condannato al suo interno. Nel 1571, all'età di 11 anni, si fidanzò con Ferenc Nádasdy, sette anni più grande di lei, e andò a vivere nel castello di Nádasdy di Sárvár nell'Ungheria centrale, presso il confine austriaco.

All'età di 13 anni, incontrò un suo cugino, il principe di Transilvania, il quale, sotto i suoi occhi, fece tagliare naso e orecchie a 54 persone sospettate di aver fomentato una ribellione dei contadini.

L'8 maggio 1575 all'età di 15 anni sposò il promesso Ferenc Nádasdy a Vranov nad Topľou (Varanno), presso Prešov, nell'attuale Slovacchia nord-orientale. Al matrimonio fu invitato persino il sovrano del Sacro Romano Impero Massimiliano II che però a causa della lontananza non poté partecipare, ma inviò una delegazione con un costoso regalo di nozze. Il marito, persona crudele e spietata, aveva studiato a Vienna, dove si era dimostrato un buon atleta ma non un bravo studente popolare tra i coetanei; inoltre faceva all'epoca parte di un gruppo di spadaccini noto come il "Terribile Quintetto" e amava torturare i servi, senza però ucciderli: una delle sue torture preferite consisteva nel cospargere di miele una ragazza nuda e lasciarla legata vicino alle arnie delle proprietà. Essendo Nádasdy quasi sempre lontano da casa per combattere i turchi, la responsabilità del castello di Sárvár era affidata ad Elizabeth.

Elizabeth amava vestirsi da maschio e verso i 13-14 anni ebbe una figlia illegittima che venne affidata ad un contadino. Nei primi dieci anni di matrimonio non ebbe figli, ma nei nove anni seguenti partorì tre figlie e un figlio. Fu una madre molto protettiva.

Per passare il tempo quando il marito era lontano da casa, Elizabeth cominciò a far visite alla contessa Karla, sua zia, e a partecipare alle orge da lei organizzate. Scoprì così la sua sadica perversione: torturare o far soffrire ragazze dal seno abbondante. Conobbe nello stesso periodo Dorothea Szentes, una esperta in magia nera che incoraggiò le sue tendenze sadiche. Dorothea e il suo servo Thorko insegnarono a Elizabeth la stregoneria. Ecco cosa scrive in una lettera al marito:

Elizabeth riteneva un affronto intollerabile la fuga di una serva e la punizione era quasi sempre la morte. Una sera una ragazza di 12 anni, Pola, riuscì a fuggire dal castello con indosso solo una lunga camicia bianca. Venne presa poco dopo e condotta dalla contessa che la costrinse ad entrare in una gabbia cilindrica troppo stretta per sedersi e troppo bassa per stare in piedi. Poi la gabbia venne tirata su tramite delle carrucole e spinta contro dei paletti appuntiti. Il nano al servizio di Elizabeth, Fizcko, manovrò le corde in modo che la gabbia oscillasse e il corpo venne fatto a pezzi. In un'altra occasione, in pieno inverno fece andare nel cortile sotto la sua finestra delle ragazze nude e ordinò di versare acqua sulle sue vittime, che morirono per assideramento.

Suo marito non era da meno: una volta ai due sposi venne il sospetto che una serva si fosse finta malata, le fecero così infilare tra le dita dei pezzi di carta impregnati d'olio a cui fu poi dato fuoco; dopo questo fatto ben pochi osarono dichiararsi ammalati.

I primi segni della sua pazzia si palesarono sulle sue serve, punite sempre più duramente per i loro errori. Apprezzò sempre più la vista e il sapore del sangue, di cui si serviva anche per delle abluzioni: era convinta di poter acquisire gioventù ed immortalità bagnandosene il corpo. Si pensa che abbia cominciato a uccidere nel periodo tra il 1585 e il 1610. Il marito e i parenti sapevano delle sue inclinazioni sadiche, ma non intervennero. Cominciò a torturare giovani contadine, poi anche le figlie della piccola nobiltà.

Quando le denunce arrivarono alla Chiesa cattolica, l'imperatore Mattia II intervenne ordinando un'indagine sulla nobildonna. Gli inviati dell'imperatore colsero sul fatto la Báthory mentre torturava alcune ragazze; fu incriminata e murata viva nella sua stanza con un foro per ricevere il cibo. Altre quattro persone, tra cui la fedelissima Ilona e l'amante Lazslo, un esponente della piccola nobiltà locale, suoi complici furono condannati e giustiziati.

Non è mai stato chiarito il numero esatto delle sue vittime, ma dai suoi diari e i suoi appunti emergono 650 nomi accuratamente trascritti. Questo farebbe di lei la più efferata e prolifica serial killer della storia.

La sua storia sfuma nella leggenda ed è condita di tradizioni popolari. Elizabeth Báthory è infatti diventata un personaggio di culto dell'immaginario vampiresco, quanto il celebre principe Vlad III Dracula di cui fu anche parente.