Elena est la fille de Grayson et Miranda Gilbert et la sœur aînée de Jérémy Gilbert.
Elle découvre cependant qu'elle a été adoptée et que ses parents biologiques sont en réalité John Gilbert, (qu'elle prenait jusque là pour son oncle) et Isobel Flemming, la femme d'Alaric, une jeune femme passionnée de vampires qui a même été jusqu'à se faire transformer volontairement. Elle apprend aussi qu'elle est un double Petrova, ce qui explique sa forte ressemblance avec Katherine.
Elena est la meilleure amie de Bonnie Bennett et Caroline Forbes. Elle est aussi très proche de son ex petit-ami, Matt Donovan.
Elena est un membre de la Famille Gilbert, une des familles fondatrices de Mystic Falls ainsi que le dernier membre de la Famille Petrova.

Elena tente par tous les moyens d'aider Stefan à retrouver ses émotions, forcé de rejoindre Klaus et de commettre des atrocités. Elena et Damon se rapprochent et commencent à avoir des sentiments l'un pour l'autre.
Elle découvre que son sang est la clé qui permet à Klaus de créer d'autres hybrides comme lui.