Член нацистской партии с начала 1930-х годов, Кох познакомилась с мужем через общих друзей и начинала свою карьеру с должности охранника в концентрационном лагере Заксенхаузен недалеко от Берлина. В Бухенвальд она попала после назначения мужа комендантом лагеря в 1937 году.
Кох чудовищно обращалась с узниками обоих лагерей и, говорят, с удовольствием убивала «нежелательных», не испытывая ни малейших угрызений совести. Она не гнушалась даже сдирать с заключенных участки кожи с татуировками, используя их как абажуры для ламп, обложки для книг и наволочки для подушек. По приказу Эльзы охранники лагерей насиловали, пытали и убивали узников прямо у нее на глазах, что доставляло ей нескрываемое удовольствие и радость.
В августе 1943 года Эльза и Карл Кохи были арестованы самими же нацистами по обвинению в хищениях и присвоении имущества, но всего через год Эльзу выпустили на свободу. Еще через год, в июне 1945 года, ее арестовала армия США.
Будучи одной из первых нацистов, судимых американскими военными, Кох предстала перед судом в 1947 году в Дахау и, несмотря на беременность, подсудимая была приговорена к пожизненному заключению «за нарушение законов и обычаев войны». В 1948 году генерал Лацис Клей смягчил наказание до 4 лет, ссылаясь на недостаточность доказательств, однако Эльза снова была арестована и повторно подвергнута суду. На этот раз ее признали виновной в многочисленных убийствах и приговорили к пожизненному заключению с лишением всех гражданских прав.
Эльза Кох повесилась в женской тюрьме города Айхах в сентябре 1967 года и была похоронена на городском кладбище в безымянной могиле.