A los 13 años, en 1999, se trasladó a Madrid para entrenar en el Centro de Alto Rendimiento con el equipo nacional. Sus entrenadores en la selección fueron Jesús "Fillo" Carballo, Lucía Guisado, Almudena San José y Eva Rueda, teniendo como coreógrafa a Fuensanta Ros. Su mayor logro fue en 2002, a los 17 años recién cumplidos, cuando se proclamó campeona del mundo de gimnasia artística en la modalidad de suelo en el Campeonato Mundial de Gimnasia Artística de 2002, disputado en Debrecen (Hungría). Elena se convirtió así en la primera y hasta la fecha única española que ha conquistado un título mundial en gimnasia artística. Los éxitos continuaron en los años posteriores. En 2003 fue bronce en suelo en el Mundial de Anaheim. Para 2004 se proclamó subcampeona de Europa en suelo en el Europeo de Ámsterdam. En los Juegos Olímpicos de Atenas 2004 un pequeño fallo le apartó de disputar la final olímpica de suelo. No obstante logró terminar 8ª en la final individual, obteniendo el diploma olímpico. En la competición por equipos de los Juegos fue 5ª, logrando así un nuevo diploma. El equipo español estaba integrado en estos Juegos por Elena, Laura Campos, Tania Gener, Mónica Mesalles, Patricia Moreno y Sara Moro.