旧満州国の奉天市（現・瀋陽市）に生まれる。父は医師で、のちには山口県下関市で開業医を営んでいた。父は1945年6月に徴用を受けて広島市の第5師団で軍医となったが、広島市への原子爆弾投下に遭遇して被爆、三次市に運ばれたのち、妻（堀の母）の到着後に40歳で亡くなった。自身に父の記憶はあまりなく、母が涙とともに話すのを何度も聞いて育ち「生き残された私が何かしなければ」という思いを持ったと述べている。母は広島出身だった。少女時代に、高橋和枝がラジオ番組で様々な人物の声を演じ分けるのを聞いて役者に憧れる。母親から反対されたため隠れて児童劇団に入り、アルバイトで俳優の勉強に必要な資金を自弁した。進学も医学薬学系でなければ不可という母の意向に対し、理系科目が不得意だったことからこれも学資を自分で貯めて青山学院大学文学部に進学する。舞台女優として文学座に所属していた時期に、樋口一葉作水木洋子脚色「にごりえ」、飯沢匡作「沈氏の日本夫人」、有吉佐和子作「ふるあめりかに袖はぬらさじ」などに出演した。堀によると、最初の声の仕事はラジオ東京（現・TBSラジオ）の「マチネ劇場」という朗読劇だったという。その後、吹き替えやCMソングなど持ち込まれる仕事を断らずに引き受けたことから「便利な役者」として「かわいがって頂きました」と述べている。演じた役の中で、『ムーミン』のミイは「自己主張がはっきりしていてハツラツとしたかわいらしさがあって、今でも大好き」だと話している。原爆で死亡した父への思いから、山本真理子原作『広島の母たち』（岩崎書店）の舞台『朝ちゃん』（一人芝居、一人五役）を1989年より公演している。これは、被爆して死ぬ少女「朝ちゃん」を主役とした反戦劇である。「反戦＝半千」という意味で、500回の公演を目指している。この役作りのため、堀は2015年時点でも頭髪をおかっぱにしている。
映画の冒頭部でネビルが観ているのは「ウッドストック・フェスティバル」の記録映画（ウッドストック/愛と平和と音楽の三日間）。オメガマンの前年に、同じワーナーブラザーズで配給／公開された。「四十万人の大観衆が映る画面を一人で観るネビル」という図式によって死の世界を効果的に演出した。
アメリカ、ロサンゼルス。ソ連と中国の間で細菌戦争が勃発し、ほぼ全ての人類が息絶えた世界。唯一健康な状態で生き残ったのは、自らが研究／開発していた抗体ワクチンを注射したネビルだけであり、ワクチン無しでかろうじて生き残った人々は、肉体を蝕まれて肌や髪が真っ白になり、強い光にあたる事が出来ない身体になっていた。彼らは自分達を「家族」と称して徒党を組み、自分達を苦しめる元凶となった科学技術を敵視し、その担い手であったネビルにも敵対していた。ネビルは、一人で「家族」との戦いに明け暮れる日々を続けていたが、ある日「家族」では無い女性の姿を発見して追跡した。だが、ネビルは追跡先の地下の酒場で「家族」の待ち伏せにあって捕まり、スタジアムで処刑される事が決まった。しかし処刑の直前、ダッチという若者に助け出され、案内された先で、追跡していた女性であるリサと出会い、さらに8人の少年たちと対面した。細菌による症状を見せ始めていたリッチーという少年を救うために、ネビルは自分の血で血清を作成し、リッチーは回復した。その間にネビルとリサの間に愛が芽生え、彼らはより安全な場所を求めてロサンゼルスを離れることを決めた。だが、悲劇が次第に忍び寄ってきていた……。
本作の監督を務めるにあたって、バーホーベンは「この映画を作ることで、私は今まで自分が作り上げたことのないものを作れるかもしれないと思った。それは未知の世界への跳躍でもあるが、芸術家である以上、新しいことに挑むのは重要なことだ。私が一個の実存になることができるからだ。芸術家なら、できる限り未知の世界に足を踏み入れ、そこで自分に起きたことを見つめなければならない。」と語った。第67回カンヌ国際映画祭の会場において、本作が製作途中にあることが発表され、「純粋なバーホーベン流の映画であり、極めてエロティックかつ倒錯的な内容」という説明がなされた。バーホーベンはニコール・キッドマンならミシェルという難役を演じられるという確信を抱いていた。キッドマンの他にも、ダイアン・レイン、シャロン・ストーン、ジュリアン・ムーア、マリオン・コティヤール、シャーリーズ・セロン、カリス・ファン・ハウテンがミシェル役に想定されていた。バーホーベンはアメリカ人女優がこのような大胆な役を演じたがらないことに不満を述べている。バーホーベンはオファーを受ける可能性があった唯一の女優としてジェニファー・ジェイソン・リーの名を挙げたが、知名度の不足から起用に至らなかった。当初、本作の撮影はシカゴかボストンで行われる予定だったが、暴力的かつ背徳的な内容の作品をアメリカで撮影すると、『氷の微笑』の方向性になってしまうと判断され、フランスで撮影が行われることになった。その結果、バーホーベンはフランス語の習得に相当な時間を費やすことになった。2014年9月、イザベル・ユペールがミシェル役に起用された。ユペールは本作に関して「私は役の整合性については疑わなかった。もちろん、『エル』をレイプやレイプ加害者に惹かれる女性という物語に回収するならば、この映画の意図全体がひどく狭い偏ったものになってしまう。『エル』はそれ以上の広がりを持つ物語である。女性とは何か、男性とは何かといった安易な通念に従わないからこそ、ミシェルは面白いキャラクターになっている。誰が見ても『エル』は女性を主人公とした映画だ。しかし、この作品は男性―自分を押し殺して生きるとても弱い、とても脆い人間―についての映画でもあるのだ。だからこそ、この映画は女性の自立を描いた映画になっている。」と述べている。