Elsa Martinelli, Toskana'nın orta kesimindeki Grosseto kentinde, sekiz kardeşten biri olarak mücadeleci bir ailenin çocuğu olarak dünyaya geldi. On iki yaşından itibaren Roma'da bakkaliye dağıtarak geçimini sağlamak zorundaydı. Yaşının gösterdiğinden daha büyük göründüğü için daha sonra yarı zamanlı olarak barmaidlik yaptı. On altı yaşında ve hırslı bir şekilde modellik yapmaya başladı ve kısa süre içinde tanınmış tasarımcılar ve özellikle de Büyük Elma'ya taşınmasını öneren bir New York dergisi editörü tarafından terfi ettirildi. Eileen Ford Ajansı'nda çalışırken, tesadüfen bir moda şirketinin sahibi olan Kirk Douglas (ya da hikayenin başka bir versiyonuna göre Douglas'ın eşi) tarafından Life dergisinin kapağında görüldü. Her halükarda, Elsa kısa süre sonra kendini Hollywood'da buldu ve Asi cengâver (1955) filminde Douglas'la birlikte başrol oynadı (İngilizce'ye hakimiyetiyle ilgili henüz çözülmemiş bazı sorunlara rağmen). Ne var ki tinsel şehirdeki macerası kısa sürdü ve Douglas'la imzaladığı sözleşme sessizce feshedildi - ve böylece gişe rekorları kıran Spartaküs (1960) filminde oynama fırsatını geri çevirdi. Bu dönemde başka Amerikan filmi çekilmeyecekti. Bunun yerine İtalya'ya döndü, Kont Franco Mancinelli Scotti di San Vito ile evlendi, sosyeteye katıldı, lüks partilere katıldı ve kendisi için Sophia Loren ve Gina Lollobrigida'nınkilere rakip bir imaj yarattı. Yakın arkadaşları arasında Aristotle Onassis ve Maria Callas da vardı. Carlo Ponti'nin kanatları altına giren Elsa, sadece egzotik yakışıklılığı sayesinde değil, üstlendiği rollerin türünü kasıtlı olarak değiştirerek ve böylece tiplemeden kaçınarak sonunda ekran kariyerinde başarılı olmayı başardı. Bunlar arasında Trevor Howard'ın canlandırdığı küskün bir buharlı gemi kaptanını büyüleyen Manuela (1957) da vardı. Bunun tam tersine, Sheridan Le Fanu'nun Gotik romanından uyarlanan, Roger Vadim'in ustaca yönettiği bir korku filmi olan Kan ve Gül'de (1960) vampir atası Millarca tarafından ele geçirilen Carmilla'yı canlandırdı. Aşırı hamasetle yüklü, ne korkutucu ne de orijinal olan filmin tek kurtarıcı lütfu Claude Renoir'ın anımsatıcı kamera çalışmasından geliyordu.1962 yapımı Vahşi Avcı'da -ki bu filmi güzel görünümlü bir seyahatname olarak tanımlamak yerinde olur- Elsa, Tanganika'daki bir av çiftliğinde serbest çalışan bir vahşi yaşam fotoğrafçısını canlandırıyor, yavru fillere ve 'getir-götür-yaşat'tuzakçı John Wayne'e duyduğu sevgi arasında kalıyor. Karakter gelişiminin son derece eksik olduğu filmde, hayvanlar, manzara (ve biri Michèle Girardon olmak üzere iki zarif süslü kadın) adeta şovu çalıyor. Aynı şekilde, bir sonraki çıkışı olan savaş zamanı komedisi Roma Macerası'nda (1962) Elsa, 1944'te Nazi işgali altındaki Roma'ya posta güvercini aracılığıyla gizli askeri bilgileri alıp geri göndermek için kaçırılan Charlton Heston'ın romantik (çoğunlukla dekoratif) ilgisiydi. Elsa, 60'lı yılların geri kalanında, Dünyanın en eski mesleği (1967) filminde bir genelevde bulunan Roma İmparatoru'nun karısı rolünde ve Un dollaro per 7 vigliacchi (1968) filminde Roma'da beceriksiz bir Amerikan hazine ajanına (ilk başrolünde Dustin Hoffman tarafından canlandırıldı) yardım eden bir gangster kızı rolünde olmak üzere bir dizi uluslararası ortak yapımda yer aldı.1968'de Elsa, Paris Match fotoğrafçısı ve mobilya tasarımcısı Willy Rizzo ile evlendi. Film işlerinden elde ettiği kazancın bir kısmını Roma ve Paris'teki gayrimenkullere yatırmış olan Elsa, görünüşe göre karışık bir başarıyla avangart mobilya tasarımına yöneldi. 1980'lere gelindiğinde, Roma'da iç mimar olarak faaliyet gösterirken, başta TV dizileri olmak üzere ara sıra ekranlarda görünmeye devam ediyordu. La Repubblica gazetesi tarafından "bir stil ve zarafet ikonu" olarak tanımlanan Elsa Martinelli, 8 Temmuz 2017'de Roma'da 82 yaşında öldü.