Sociétaire du théâtre national de Bucarest en 1914, elle joue dans quelques films muets, avant de monter sur la scène parisienne où, dès 1924, l'authenticité de sa veine comique et son accent font rapidement d'elle un « monstre sacré » du théâtre de boulevard. Interprète privilégiée de Louis Verneuil pour qui elle joue, entre autres, Ma cousine de Varsovie, elle triomphe également dans Tovaritch (Jacques Deval, 1933), La Machine infernale (1954), mais aussi dans des pièces de Henri Bernstein et d'André Roussin : Nina (1949), La Mamma (1957) et La Voyante (1971).

Directrice du théâtre de Paris (1956-1965), puis du théâtre Marigny, elle a, au cinéma, une carrière moins remarquée : La Présidente (Fernand Rivers, 1938), Tricoche et Cacolet (Pierre Colombier, 1938), Ils étaient neuf célibataires (Sacha Guitry, 1939), Paradis perdu (1938) et Austerlitz (Abel Gance, 1959), Plein soleil (René Clément, 1960), etc.

Elle est une des reines du théâtre de boulevard durant les années 1960/1970.

À l'âge de quatre-vingt-quatre ans, Elvire Popesco reprend encore son rôle de La Mamma qu’André Roussin lui avait écrit en 1957.

Remariée en septembre 1939 avec Maximilien Sébastien Foy (1900-1967), elle devient ainsi baronne puis comtesse Foy et tient salon dans la propriété de Mézy-sur-Seine (la villa Paul Poiret, qu'elle rachète en 1934), fréquenté par le Tout-Paris.

Elvire Popesco est inhumée au cimetière du Père-Lachaise (division 85), à Paris.

Une salle du théâtre Marigny et la salle de cinéma de l'Institut français de Roumanie porte son nom