Elsa Brändström war die Tochter des schwedischen Militärattachés in Russland, Edvard Brändström, und seiner Frau, Anna Eschelsson. Sie besuchte das Lehrerinnenseminar in Stockholm und kehrte 1908 zu ihren Eltern nach Sankt Petersburg zurück. 1913 starb ihre Mutter. Sie erlebte den Beginn des Ersten Weltkriegs in St. Petersburg und meldete sich freiwillig als Militär-Krankenschwester der russischen Armee.

1915 reiste sie für das Schwedische Rote Kreuz nach Sibirien, um dort für die deutschen Kriegsgefangenen in russischem Gewahrsam eine medizinische Grundversorgung einzurichten. Nach ihrer Rückkehr nach St. Petersburg half sie beim Aufbau einer schwedischen Hilfsorganisation. Ihre Arbeit wurde durch den Ausbruch der Oktoberrevolution von 1917 erheblich behindert. 1918 wurde ihr von den russischen Behörden die Arbeitserlaubnis entzogen, sie ließ sich jedoch nicht entmutigen. Zwischen 1919 und 1920 reiste sie mehrmals nach Sibirien und wurde 1920 in Omsk verhaftet. Anschließend kehrte sie nach Schweden zurück und organisierte von dort aus Geldsammlungen für die Kriegsgefangenen.