Một sự kiện quan trọng cuối triều Elizaveta chính là cuộc chiến tranh Bảy năm. Chính phủ Nga hoàng xem Hiệp định Westminster (vào ngày 16 tháng 1 năm 1756, theo đó Đế quốc Anh và Vương quốc Phổ sẵn sàng cùng nhau bảo vệ đất Đức thoát khỏi bất cứ 1 tên ngoại bang xâm lược nào) đã hoàn toàn phá vỡ những thỏa thuận trước đó giữa Đế quốc Nga và Anh. Do đó, bà tham gia liên minh chống nước Phổ - Brandenburg, và bà cũng căm ghét vua nước này là Friedrich II Đại Đế.[6] Bà muốn đánh đổ Đế chế Phổ thành một tiểu quốc, để vua Friedrich II không gây mối đe dọa gì cho Đế quốc Nga. Với Hiệp định, liên minh giữa Nữ hoàng Nga, Nữ hoàng Áo và vua Pháp được thành lập để chống lại vua nước Phổ.

Vào ngày 17 tháng 5 năm 1757, 85.000 quân tinh nhuệ Nga tiến đánh Königsberg.[7]. Vào ngày 30 tháng 8, Quân đội Nga của Nguyên soái Stepan Fedorovich Apraksin đánh tan tác một toán quân Phổ nhỏ trong trận Gross-Jägersdorf. Tuy nhiên, do hệ thống tiếp viện tồi tệ của Quân đội Nga[8], S. F. Apraksin rút lui và Nữ hoàng đã mang ông ra Tòa án Quân sự. Bà cũng cách chức Thủ tướng Nga Bestuzhev do ông ta toan tính lật đổ người thừa kế ngai vàng Nga - Đại Công tước Peter.[9][10] Vào năm 1758, Nữ hoàng Nga quyết định phát động một chiến dịch khác: Tướng William Fermor mang 90.000 quân đánh Phổ, nhưng bị vua Friedrich II Đại Đế đánh bại, phải rút về.[11]

Vào năm 1760, Quân đội Nga chỉ chiếm được kinh thành Berlin trong một thời gian ngắn.[12] Trong chiến dịch năm 1761, Quân đội nước Nga cũng chẳng gặt hái được thành công gì, gần giống chiến dịch năm 1760. Với thiên tài quân sự của mình, vua Friedrich II Đại Đế tiến hành phòng thủ (Quân đội Nga không đánh một trận lớn nào với ông vua này), và Quân đội Nga (dưới sự chỉ huy của Nguyên soái Pyotr Aleksandrovich Rumyantsev) chỉ chiếm được mỗi pháo đài Kolberg vào ngày Giáng sinh năm 1761. Tuy nhiên, vua Friedrich II đã lâm vào tình thế hết sức khó khăn. Vào ngày 6 tháng 1 năm 1762, ông ngự bút thư gửi Thủ tướng nước Phổ là Bá tước Karl-Wilhelm Finck von Finckenstein:

Nhưng, Nữ hoàng Elizaveta đã đẩy nước Nga đến kiệt quệ.[13] Ngay từ tháng 11 năm 1760, tình hình kinh tế Nga đã lâm vào nguy kịch, đến nỗi Thủ tướng Nga là Mikhail I. Vorontsov (1756 - 1762) đã khuyên Nữ hoàng chấm dứt chiến tranh, vì nước Nga có lẽ không còn tiềm năng tham chiến nữa: triều đình Nga hoàng đã chi phí đến 40 triệu rúp.[14] Vào năm 1761, Quân đội Nga cũng thất bại trong việc chiếm đóng Stettin, trong khi đồng minh của họ là quân Thụy Điển cũng bị quân Phổ đánh bại.[15][16] Mãi đến một hôm, vào năm 1762, nhà vua nước Phổ gửi thư cho Vương công Ferdinand xứ Brunswick:

Và, tin vui đó chính là việc Nữ hoàng Elizaveta qua đời vào ngày 5 tháng 1 năm 1762 theo lịch Gregory, đưa nhà vua nước Phổ khỏi tình thế khó khăn (Phép lạ của Nhà Brandenburg).[12]