אליזבת מריה נולדה ב-2 בספטמבר 1883 בלאקסנבורג שבאימפריה האוסטרו-הונגרית. אביה היה רודולף, נסיך הכתר של אוסטריה, בנם של פרנץ יוזף הראשון, קיסר אוסטריה ואליזבת, נסיכת בוואריה ("סיסי"). אמה הייתה סטפני, נסיכת בלגיה, בתו של לאופולד השני, מלך הבלגים ומריה הנרייטה, ארכידוכסית אוסטריה. היא נקראה "אליזבת מריה" על שם שתי הסבתות שלה. בילדותה, כינויה היה "ארז'י", קיצור של "ארז'יבט" שהוא הגרסה ההונגרית לשם "אליזבת". זמן קצר לאחר לידתה, הסתכסכו הוריה וחיו בנפרד. ב-1889 נמצא אביה מת בנסיבות שנותרו לא ברורות לחלוטין עד ימינו. אליזבת מריה גודלה בידי אמה, אשר הייתה תלויה לחלוטין בהכנסה קטנה שקיבלה מחמיה וחמותה. עובדה זו השפיעה קשות על היחסים ביניהן. גם היחסים בינה לבין סבתה לא היו קרובים במיוחד, אם כי זו האחרונה הורישה לה בצוואתה את כל רכושה האישי. בניגוד לכך היו לה יחסים מעולים עם סבה, הקיסר פרנץ יוזף.