Олена Пчілка походила із сім’ї небагатого дворянина Петра Драгоманова. Батько був високоосвіченою людиною, знав іноземні мови, передплачував книжки та журнали. Діти росли в атмосфері свободи й любові до всього українського.
Олена Пчілка здобула домашню початкову освіту. Під час навчання в зразковому пансіоні шляхетних дівчат у Києві (1861-1866) мешкала у брата Михайла Драгоманова, який мав великий вплив на формування її світогляду.
Після переїзду на Волинь, куди отримав призначення чоловік Петро Косач, займалась етнографією, записувала народні пісні, обряди та звичаї, збирала зразки народних вишивок. Виданий у 1876-му «Український орнамент» здобув визнання як українських, так і європейських науковців. Перекладала твори Олександра Пушкіна, Михайла Лермонтова, Миколи Гоголя (збірка «Українським дітям» у 1882-му) та інших світових класиків. Згодом вийшла перша збірка поезій «Думки-мережанки» (1886). Авторка багатьох оповідань, що змальовували життя та прагнення тогочасної української інтелігенції. Серед кращих творів – «Товаришки» (1887), «Світло добра і любови» (1888), «Солов’їний спів» (1889), «За правдою» (1889), «Півтора оселедця» (1908). З нею пов’язують привнесення в українську літературу нового типу жінок: вольових, сміливих, героїчних дівчат-патріоток («Юдіта», «Козачка Олена», «Діброва»).
Писала нариси та спогади про видатних діячів української культури. Брала участь у жіночому русі. На відкритті пам’ятника Іванові Котляревському в Полтаві в 1903-му, попри заборону, виступила українською мовою. А в 1905-му була у складі української делегації, що на зустрічі в Санкт-Петербурзі з головою ради міністрів Сергієм Вітте вимагала скасувати заборону українського друку і шкільництва.
Олена Пчілка була редактором і видавцем журналу «Рідний край» (1906-1914) із дитячим додатком «Молода Україна» (перше періодичне видання для дітей у Наддніпрянській Україні), «Газети Гадяцького земства» (1917-1919). Організувала аматорський дитячий театр, писала п’єси.
Соціалізм вважала утопією, основою суспільних змін мали стати культура та освіта. За радянської влади, святкуючи день народження Тараса Шевченка в Гадяцькій гімназії, огорнула погруддя Кобзаря синьо-жовтим стягом, що викликало лють місцевого комісара.
В 1920-му заарештована за «контрреволюційні» виступи. Після звільнення виїхала в Могилів-Подільський, а від 1924-го мешкала в Києві. Працювала в комісіях Всеукраїнської академії наук, із 1925-го – член-кореспондент ВУАН. Водночас вбиралась у національні строї та спілкувалася виключно українською мовою.
Померла 4 жовтня 1930-го в Києві. Похована на Байковому кладовищі поруч із чоловіком, донькою та сином.
