Fille du vicomte Louis de la Panouse (1863-1944) et de Sabine de Wendel (1875-1941), Élisabeth de la Bourdonnaye est née le 8 octobre 1898 à Monnaie (Indre-et-Loire). Elle épouse en 1917 le comte Alphonse de la Bourdonnaye (1887-1966), avec lequel elle aura six enfants, Bertranne (1919-2002), Geoffroy (1921-1945), Nicole (1922-2003), Oriane (1924-2016), Guy (1925-1945) et Alain (1930-2016).
Lorsque survient la Seconde Guerre mondiale, séparée de son mari et liée au professeur Robert Debré (1882-1978), elle travaille comme secrétaire pour le biologiste Gaston Ramon (1886-1963), à l’annexe de Garches de l’Institut Pasteur. Un temps repliée en Touraine puis en Dordogne après la débâcle, elle regagne Paris dès juillet 1940, précédée par son fils aîné Geoffroy, qui désire rejoindre l’Angleterre et en attendant a pris contact avec Boris Vildé (1908-1942), l’un des fondateurs du réseau du Musée de l’Homme. Après le départ de Geoffroy via l’Espagne, Élisabeth de la Bourdonnaye travaille elle aussi pour l’organisation, sous le pseudonyme de Dexia, tapant des articles pour son journal clandestin, distribuant les premiers tracts anti-allemands et s’employant à falsifier des cartes d’identité.
Début 1941, elle héberge quelques jours à son domicile de la rue de Varenne l’avocat juif Léon-Maurice Nordmann, ce qui lui vaut d’être arrêtée le 23 mars 1941 et conduite à la prison du Cherche-Midi. Tombée malade peu après, elle est finalement libérée à la fin du mois d’août.
Elle retrouve le professeur Debré à l’hôpital des Enfants malades et participe à ses activités au sein du groupe des médecins du Front national de lutte pour la libération et l’indépendance de la France. Elle prête également la main à la filière mise en place à l’hôpital pour le sauvetage et l’évacuation d’enfants juifs, de réfractaires et de personnes recherchées, avec l’aide de son fils Guy, chargé de confectionner des faux papiers. Ce dernier, qui tente de rejoindre son frère à Londres, est arrêté durant son périple et déporté à Buchenwald puis Mauthausen.
Arrêtée une seconde fois et interrogée rue des Saussaies, Élisabeth réussit à tromper ses geôliers et reprend du service dans la Résistance. Peu avant la libération de Paris, sollicitée par Pierre Villon et Frédéric Joliot, elle intègre l’Union des femmes françaises (UFF), dont la création, à l’initiative du Parti communiste, sera officialisée en décembre 1944, et œuvre avec Robert Debré à la préparation médicale de l’insurrection. Le 25 août, elle revoit pour la dernière fois Geoffroy, membre du 501e régiment de chars de combat (RCC) au sein de la 2e DB, en route vers l’Alsace. Mortellement blessé à Grussenheim (Haut-Rhin), il décède le 30 janvier 1945. Peu après, c’est au tour de Guy de succomber, le 10 mars 1945, au camp de Melk (Autriche), annexe de Mauthausen. Les trois filles d’Élisabeth de la Bourdonnaye ont elles aussi pris part à la Résistance, Bertranne en cachant des aviateurs alliés pour le compte du réseau Shelburn, Nicole en secondant son mari, Jean-Pierre de Lassus Saint-Geniès, dans ses activités dans l'Ain puis dans la Drôme, et Oriane comme agent de liaison d’une organisation parisienne.
Élisabeth de la Bourdonnaye, devenue membre du bureau national de l’UFF, participe dans l’après-guerre aux activités nationales et internationales de l’association. Elle épouse Robert Debré le 11 juillet 1956 et décède le 2 janvier 1972 à Vernou-sur-Brenne (Indre-et-Loire).