Elle grandit sur la côte fleurie en Normandie. À partir de 1991, elle prend des cours d'art dramatique au Cours Florent et au Studio Pygmalion.
En 2002, elle sort son premier album. C'est quatre ans plus tard, avec son deuxième album, qu'elle connaît le succès dans la musique[3]. Le , elle épouse son compagnon, Sébastien Saussez, alors directeur général du Label Mercury. Ils ont deux enfants : Joseph, né le et Léo, né le .
L'année suivante, elle apparaît dans le film Sexes très opposés d'Éric Assous. En 2003, elle joue également le rôle d'Iris Jansen dans Paul Sauvage aux côtés d'Olivier Marchal.
En 2006, elle joue dans le film 99 francs de Jan Kounen, où elle prends le rôle de Tamara, aux côtés de Jean Dujardin.
La même année, elle tient le rôle d'une fleuriste dans un épisode de Fabien Cosma.
En 2007, elle joue dans Zone libre aux côtés de Tsilla Chelton.
En 2006, elle enregistre son second album Je ne mâche pas les mots chez Mercury Records. Les paroles de son single 9 mois sont issues d'un concours d'auteurs organisé sur son site internet remporté par un professeur d'économie. Emmanuel Beal, Marc Lavoine, Raphael, Daniel Darc, Vincent Baguian, Richard Seff ont également écrit des chansons sur cet album. La même année, Élisa Tovati se produit en concert en France en première partie du chanteur Marc Lavoine en mai, juin et juillet, puis en première partie de Laurent Voulzy à l'Olympia.
En , paraît l'album Le syndrome de Peter Pan, dont est extrait le duo Il nous faut avec Tom Dice qui connaît un grand succès : classée no 6 des ventes de singles[4], la chanson est nommée aux NRJ Music Awards 2012 en tant que « Chanson francophone de l'année » et « Duo de l'année », et Élisa Tovati en tant que « Artiste féminine francophone de l'année ». L'album s'écoule à 45 000 exemplaires[5].
En , elle publie l'album Cabine 23, album concept autour du voyage d'une femme dans l'Orient Express à la découverte de ses origines. Après la vente de 6 000 exemplaires de cet album, sa maison de disques est contrainte de retirer de la vente les 8 000 CD restant en circulation, à la suite d'une mise en demeure de la SNCF qui accuse l'artiste de « parasiter » l'exposition sur l'Orient Express organisée au même moment à l'Institut du monde arabe[6].
En , elle annonce un nouvel album, Me and my robot, dont est extrait le titre Take me far away, sorti le [7].
Le , plus de 70 célébrités se mobilisent à l'appel de l'association Urgence Homophobie. Elisa Tovati est l'une d'elles et apparaît dans le clip de la chanson De l'amour[8].
En , paraît l'album Le coeur est la locomotive des filles émotives. Il s'ensuit un concert au Café de la Danse à Paris le pour fêter ses 20 ans de carrière et ses 5 albums.
En 2020, elle reçoit le prix de la « Chanson francophone la plus diffusée de la décennie » pour le titre Il nous faut[9].
Le 13 septembre 2023, elle participe à l'émission de télévision Tous avec le Maroc sur la chaîne M6, à la suite du tremblement de terre du 8 septembre dans la région de Marrakech.
1995 : Nestor Burma, saison 4 épisode 2 Le Cinquième Procédé réalisé par Joël Séria : Omaya (créditée Elisa Touati)
1995 : Navarro, saison 7 épisode 2 Le Choix de Navarro : Flo
1997 : Navarro, saison 8 épisode 3 Verdict : Valentina
1997 : Highlander : saison 5 épisode 14 Flamenco (Duende) : Gilda, une danseuse de flamenco
1998 : Au cœur de la loi (série) de Denis Malleval - dans 5 épisodes (La Sentence, En vert et contre tous, Les Voleuses, Échange de bons procédés, Les Nettoyeurs) : Nadia
↑Benjamin Puech, « Camille Cottin, Laura Smet... 70 stars réunies dans un clip contre les violences homophobes », Le Figaro, (lire en ligne, consulté le ).