Елена Антоновна Камбурова родилась 11 июля 1940 года в Сталинске (сегодня — Новокузнецк). Детство она провела в городе Хмельницком. Поначалу не было никаких предпосылок к тому, что судьба Елены будет связана со сценой. В 1958 году юная Камбурова поступила в Киевский технологический институт легкой промышленности. Но творчество искало себе дорогу - интересовалась поэзией, увлеклась музыкой, пробовала петь и занималась в театральной студии.
В 1961 году Камбурова приезжает в Москву и пытается поступить в Театральное училище им. Б. Щукина. Попытка не удаётся, и Елене приходится год работать маляром и штукатуром на стройках. В 1962 году она поступает в цирковое училище, после окончания которого идёт учиться на факультет эстрадной режиссуры в ГИТИС в класс И. Шароева.
Камбурова часто выступала перед студентами, записывала на радио песни Булата Окуджавы, Новеллы Матвеевой.
Вместе с композитором и пианисткой Л. Крицкой Елена Камбурова создала собственный оригинальный стиль выступлений — синтез музыки, поэзии и актёрской работы. В 1970 году певица записала свой первый сольный диск на фирме «Мелодия». На сегодняшний день дискография певицы составляет более 20 альбомов.
Её песенный репертуар разнообразен: песни М. Таривердиева, М. Светлова, песни В. Дашкевича на стихи В. Маяковского, французские и английские народные песни, музыка барокко, песни французских шансонье 20 века, русские народные песни и баллады.
Помимо этого Камбурова работала над озвучиванием более чем 100 кинофильмов и мультфильмов. Знаменитый «Ералаш» тоже начинается с песни в ее исполнении.
В 1992 году Елена Камбурова создала Московский театр музыки и поэзии, где стала художественным руководителем, и сегодня она продолжает им руководить. Первый театральный песенный спектакль «Игра снов», в котором Камбурова сыграла роль Пьеро, был поставлен в 1993 году. Одна из недавних работ талантливой певицы — исполнение цикла М. Мусоргского «Песни и пляски смерти» на стихи А. Голенищева-Кутузова.
Народная артистка России, лауреат Государственной премии РФ, член Союза театральных деятелей России — Елена Антоновна награждена премией «Своя колея», «Хрустальная Турандот», Царскосельской художественной премией, орденами Дружбы и Почета и другими наградами.
В настоящее время Елена Камбурова продолжает свою творческую деятельность. Также активно она занимается и общественной деятельностью — в частности, известна участием в мероприятиях по защите бездомных животных. Живёт и работает в Москве.