Ihr Debüt gab sie bei einer Schüleraufführung. In St. Petersburg finanzierte sie ihre Ausbildung bei Maria Spettini durch Rechenunterricht an einer Knabenschule. Ihr erstes Engagement hatte sie als Zwanzigjährige bei der Wanderbühne "Berliner Novitäten-Ensemble", die West- und Ostpreußen bereiste. Es folgten Verpflichtungen in Heidelberg, Plauen und Hannover. Anschließend ging sie zu Max Reinhardt nach Berlin und gehörte von 1911 bis 1921 zum Ensemble des Deutschen Theathers. Von 1921 bis 1945 war sie Mitglied des Staatstheaters in Berlin. Bereits bei Reinhardt stand Elsa Wagner im Ruf, kleine Rollen groß zu gestalten. Bei Jessner, Gründgens und Fehling entwickelte sie sich zu einer bedeutenden Charakterdarstellerin. Nach dem Zweiten Weltkrieg spielte sie bis 1951 am Deutschen Theater und wechselte danach zum Schiller- und Schloßparktheater. Elsa Wagner wirkte auch in zahlreichen Spielfilmen mit. Für ihr künstlerisches Schaffen wurde sie mehrmals ausgezeichnet. Sie erhielt 1954 das Bundesverdienstkreuz, 1959 den Kunstpreis der Stadt Berlin und 1971 die Ernst-Reuter-Plakette in Silber. Ab 1961 war sie Ehrenmitglied des Schiller- und Schloßparktheaters. Sie erhielt auf dem Friedhof Dahlem (landeseigen), Königin-Luise-Straße 57, ein Ehrengrab.