Родилась 29 октября 1963 года в Уфе (Башкирская АССР). Её отец Сахипзада Саитзадаевич работал шофёром, мать Зулейха Хаматнуровна — аппаратчицей на приборостроительном производстве. Окончила школу № 31 Уфы с золотой медалью .
В 1986 году с отличием окончила экономический факультет МГУ им. Ломоносова по специальности экономист. В 1990 году окончила аспирантуру МГУ (кафедра истории народного хозяйства и экономических учений) и защитила кандидатскую диссертацию.
В 1991—1992 годах — главный специалист дирекции постоянного комитета правления Научно-промышленного союза СССР (предшественника РСПП) по вопросам экономической реформы.
В 1992—1994 годах — главный специалист, консультант дирекции РСПП по вопросам экономической политики
В 1994 году — советник Экспертного института РСПП.
В 1994—1995 годах — заместитель руководителя департамента экономической реформы — начальник управления государственного регулирования экономики министерства экономики России.
В 1995—1996 годах — заместитель начальника департамента экономической реформы министерства экономики России.
В 1996—1997 годах — начальник департамента экономической реформы министерства экономики России, член коллегии Минэкономики России.
В 1997—1998 годах — заместитель министра экономики России.
В 1998—1999 годах — заместитель председателя правления АК «Промторгбанк».
В 1999 году — исполнительный директор Евроазиатской рейтинговой службы.
В 1999—2000 годах — вице-президент фонда «Центр стратегических разработок» (президентом фонда был Герман Греф).
В 2000?2003 годах — первый заместитель министра экономического развития и торговли России Германа Грефа.
В 2003—2005 годах — президент фонда «Центр стратегических разработок»
С 2005 года — руководитель Экспертного совета Организационного комитета по подготовке и обеспечению председательства Российской Федерации в «Группе восьми» в 2006 году, руководитель исследовательской группы Центра стратегических разработок.
C 24 сентября 2007 года по 7 мая 2008 года — министр экономического развития и торговли России. С 7 по 12 мая продолжала исполнять обязанности министра.
С 12 мая 2008 года — Министр экономического развития Российской Федерации, с этого же года член Совета директоров ОАО «Газпром».
С 11 января 2010 года — член правительственной комиссии по экономическому развитию и интеграции.
С 2010 года - член попечительского совета Фонда «Сколково».
Эльвира Набиуллина отстаивает позицию, существенно отличающуюся от позиции Министерства финансов России, экс-министра Кудрина.
Министр Набиуллина предостерегает от дальнейшего роста налогов и повышения пенсионного возраста для престарелых участников рынка.
Во время учёбы в аспирантуре МГУ вышла замуж за преподавателя кафедры истории народного хозяйства и экономических учений Ярослава Кузьминова, впоследствии ставшего ректором ГУ ВШЭ.
По сообщениям СМИ, в семье есть сын Василий, (ориентировочно 1988 года рождения, на 2007 год — студент).
Согласно поданной декларации о доходах за 2009 год, годовой заработок Набиуллиной составлял около 3 миллионов рублей. При этом её муж заработал за 2009 год более 15,3 миллионов рублей.