Elisa Pinheiro é formada em Teoria Teatral pela UniRio. A sua primeira participação na televisão foi na Rede Globo através de uma participação especial em Malhação, de 2004, na personagem Amiga de Cecília. Ganhou papéis de destaque nas novelas O Profeta e Páginas da Vida, ambas de 2006 e da Rede Globo. Recentemente, ganhou destaque na novela Geração Brasil, de 2014, da Rede Globo, e interpretando a personagem Ayla, na novela Gênesis, da Rede Record, na jornada de Abraão.

No cinema, a sua estreia aconteceu no filme Poeta de Sete Faces, um documentário sobre o poeta Carlos Drummond de Andrade, escrito e dirigido por Paulo Thiago. Na ficção cinematografia, estreou em 2003, interpretando a personagem Capitu, em O Vestido, filme de Paulo Thiago. Recentemente, fez os filmes Cinderela Pop (2019), de Bruno Garotti, Tudo Bem No Natal Que Vem (2020), de Roberto Santucci - primeiro filme natalino produzido pela Netflix Brasil -, Os Espetaculares (2020), de André Pellenz, e Quem Vai Ficar com Mário? (2021), de Hsu Chien.