В пятнадцать лет Елизавета была не такой высокой и статной, как ее сестра Анна, однако многие предпочитали эту миловидную, веселую голубоглазую особу ее грациозной и величественной, словно статуя, брюнетке-сестре. Герцог Лири, испанский посол, с восхищением отзывался о Елизавете: «Я никогда не видел такой красоты. Великолепное сложение, сияющие глаза, изумительный рот, шея и грудь поразительной белизны. У нее высокий рост и милый нрав. Она никогда не сидит на месте. Отличается рассудительностью и учтивостью, которые сочетаются с большим честолюбием». Саксонский посол Лефорт хвалил ее большие блестящие голубые глаза и был покорен ее веселостью и непосредственностью.
В пятнадцать она уже была готова к вступлению в брак. После своего визита в Париж в 1717 году Петр Великий надеялся выдать Елизавету замуж за Людовика XV, который был младше ее на два месяца. Елизавету обучали французскому языку, придворным манерам, а также французской литературе и истории. Кампредон, французский посол в Санкт-Петербурге, полностью поддерживал планы царя. «Принцесса Елизавета необычайно мила, – писал он в Париж. – Можно сказать, что у нее прекрасная фигура, кожа, глаза и руки. Ее недостатки, если таковые существуют, касаются образования и манер, но я уверен, она настолько умна, что с легкостью сможет восполнить этот пробел под руководством профессионального и опытного человека, который будет приставлен к ней, если соглашение будет заключено». Однако, несмотря на рекомендации и обаяние девушки, в Версале не поддержали кандидатуру Елизаветы: ее мать была крестьянкой, к тому же она родилась вне брака. Франция не хотела, чтобы на троне или подле него находилась незаконнорожденная.
Надежды Петра относительно Елизаветы не оправдались, однако второй его дочери в скором времени предстояло вступить в брак. В 1721 году, когда Елизавете исполнилось двенадцать, а Анне было тринадцать лет, герцог Карл Фридрих Гольштейнский, единственный племянник легендарного противника Петра Великого – шведского короля Карла XII, приехал в Санкт-Петербург. Когда же король Карл умер, герцог был вынужден переехать в Стокгольм в качестве наследника своего покойного дяди.
В России Петр радушно встретил молодого человека, наградив его почетным титулом и назначив пенсию. Позднее для укрепления дальнейших отношений герцог стал посещать российский двор и оказывать Анне знаки внимания. Четыре года спустя, когда Анне исполнилось семнадцать, несмотря на то, что девушка не питала интереса к своему поклоннику, молодые люди были помолвлены. Церемонию вел сам император, который взял кольца жениха и невесты и поменял их. Однако 25 января 1725 года Петр Великий неожиданно умер в возрасте пятидесяти двух лет. Свадьбу Анны отложили, пока ее мать не взошла на трон, став императрицей Екатериной I. 21 мая, через четыре месяца после смерти отца, Анна обвенчалась с Карлом Фридрихом. Ее пятнадцатилетняя сестра присутствовала на церемонии и сопровождала сестру.
Смерть Петра и замужество Анны внесли еще большую сумятицу в и без того запутанный закон о праве на наследование, действовавший в то время в России. Согласно декрету 1722 года, Петр объявил упоминавшееся в Святом Писании древнее, закрепленное традициями правило майората весьма опасной практикой. Прежде все московские князья, а позднее – русские цари передавали право наследования от отца к старшему сыну. Петр заявил, что отныне каждый государь имеет право назначать себе преемника. После этого Петр водрузил корону на голову Екатерины и провозгласил ее императрицей.
Ранняя смерть отца серьезным образом повлияла на дальнейшую судьбу Елизаветы. Перспективы удачного замужества стали для нее довольно туманными. Ее мать все еще надеялась на брачный союз с французским королем, но Людовик XV женился на польской принцессе. Новый зять Елизаветы, герцог Карл Фридрих Гольштейнский, хорошо отзывался о достоинствах своего двадцатилетнего кузена, принца Карла Августа Гольштейнского (который был также братом принцессы Иоганны Ангальт-Цербстской). Екатерина I, которая была в восторге от своего зятя, пригласила еще одного юного гольштейнского дворянина в Россию.