Fille d'un professeur de droit à Northwestern, Elizabeth McGovern déménage avec sa famille à Los Angeles quand il est transféré à l'UCLA. Elle commence à jouer dans les pièces de son école de North Hollywood High. Elle sort diplômée de l'Oakwood School puis suit les cours de l'American Conservatory Theatre, à San Francisco, et enfin de la prestigieuse Juilliard School, à New York.
C'est pendant ses années de formation à Juilliard qu'elle obtient son premier rôle au cinéma, dans le film de Robert Redford Des gens comme les autres (Oscar du meilleur film en 1980), qui la révèle au public. C'est cependant son interprétation d'Evelyn Nesbit dans le film Ragtime de Miloš Forman, qui lui vaut une nomination pour l'Oscar de la meilleure actrice dans un second rôle.