Esordio televisivo
Originaria del Massachussetts, dove è cresciuta in una famiglia numerosa (è la più grande di quattro fratelli), la Banks si è laureata alla Pennsylvania University per poi ottenere il diploma all'American Conservatory Theater. Dopo alcune comparse in serie televisive (Sex and the City e Law & Order per citare le più importanti) e una popolarità che stava piano piano crescendo, la giovane Elizabeth decide di cambiare il suo cognome "Mitchell" in "Banks" per distinguersi dalla sua omonima collega attrice, ora famosa per il ruolo della dottoressa di Lost. Il debutto cinematografico avviene grazie al detective Shaft, interpretato da Samuel L. Jackson, dove la Banks ha un picco ruolo marginale, così come in Wet Hot American Summer (2001). Prende parte anche alla pellicola indipendente Ordinary Sinner, che ha vinto il premio come miglior film allo Slamdunk Film Festival nel 2002 a Park City, nello Utah ma la prima e vera interpretazione importante risale al 2002, quando viene scritturata per Spider-Man che, pur relegandola ad un personaggio minore, le dà la possibilità di partecipare ad una produzione imponente firmata Sam Raimi.

Tanti generi diversi per una carriera in ascesa
È un'amica di Madonna nella finzione di Travolti dal destino, remake del classico italiano della Wertmüller, poi si inserisce nel glorioso cast di Prova a prendermi (2001) di Steven Spielberg. Nel 2003 ha il suo primo ruolo da protagonista nel drammatico The Trade, dopodiché comincia a collezionare parti molto più rilevanti che mettono in luce le sue capacità artistiche, oltre quelle di una bellezza travolgente che non passa inosservata. Con Tobey Maguire è in Seabiscuit - Un mito senza tempo e in Spider-Man 2, poi la vediamo sorridente nella commedia demenziale Sexual Life (2005) di Ken Kwapis (regista di culto per la teen comedy Quattro amiche e un paio di jeans). Nello stesso anno è in The Sisters - Ogni famiglia ha i suoi segreti e nella commedia che rievoca i film di Howard Hawks The Baxter. Poi si ritrova coinvolta nelle avventure di uno strepitoso Steve Carell, protagonista di 40 anni vergine di Judd Apatow. Nel 2006 affronta il terzo episodio di Spider Man 3, il biografico Imbattibile che racconta le esperienze di Vince Papale, dilettante giocatore di football che farà di tutto per diventare un vincente, per poi ritrovarsi vittima di una creatura mostruosa nell'horror Slither di James Gunn.

Ruoli comici per una bellezza mozzafiato
Da questo momento in poi il destino le riserba numerosi ruoli comici, sottolineando la sua capacità ironica che trasmette in Bill (2007), Fred Claus - Un fratello sotto l'albero (2007) ma soprattutto con il personaggio della dottoressa Kim Briggs della quinta stagione di Scrubs dove sarà l'artefice di non pochi cambiamenti nella vita di J.D., interpretato da Zach Braff. L'anno dopo è nuovamente in una commedia, questa volta dai toni sentimentali, Certamente, forse, un film che segna il decollo della sua carriera, d'ora in avanti irrefrenabile: nel 2008 è Laura Bush nel biopic su George Bush firmato Oliver Stone ed è la sfrontata amica di Seth Rogen in Zack and Miri - Amore a primo sesso . Ma non solo: nello stesso anno affianca Eddie Murphy nella commedia esilarante Piacere Dave e la vediamo anche nel thriller The Uninvited di Charles e Thomas Guard.
Il 2011 è un altro anno importante per l'attrice: recita, infatti, il ruolo della protagonista (una donna accusata ingiustamente di omicidio) nel film The Next Three Days, accanto agli attori Russell Crowe e Liam Neeson.
E, dopo la divertente commedia Zach e Miry - Amore a primo sesso, il 2012 la vede nuovamente impegnata in un thriller per il ruolo di Lydia Mercer in 40 Carati. Nel film recita al fianco di Sam Worthington e Ed Harris sotto la direzione di Asger Leth.
Nel 2012 fa parte del cast del film Hunger Games di Gary Ross, della commedia Quell'idiota di nostro fratello e del film sulla gravidanza Che cosa aspettarsi quando si aspetta.
Dopo l'esperienza da regista del film collettivo Comic Movie, dirige un lungometraggio, il sequel della commedia musicale Pitch Perfect 2, di cui è anche interprete. Nel 2016 interpreta Melinda Ledbetter nel biopic su Brian Wilson, Love and Mercy, mentre torna nei panni di regista per Cocainorso (2023).