Isabel Carlota era hija del príncipe elector Federico IV del Palatinado, y su esposa Luisa Juliana de Orange-Nassau. Se casó el 24 de julio de 1616 en Heidelberg, con Jorge Guillermo, quien tres años más tarde se convirtió en elector de Brandeburgo. El matrimonio era para unir políticamente las casas protestantes de Brandeburgo y Palatinado.
El hermano de la joven princesa fue Federico V del Palatinado, que como jefe de la Unión Protestante también jugó un papel importante en la política nacional. Dado que éste fue propuesto después de la Revuelta bohemia en 1618 como rey de bohemia, convirtiéndose en el rey de un invierno, hecho que desató la Guerra de los Treinta Años, la situación empeoró en el Electorado de Brandeburgo.
Jorge Guillermo fue visto como débil e inconstante, así que Isabel Carlota garantizó, la protección de su hermano después de su primera expulsión de Bohemia, en Kuestrin, Brandeburgo. Brandeburgo estaba cada vez más en oposición a la familia imperial austríaca. En la corte, ella favoreció el partido protestante contra el partido pro-austriaco
Otra importancia de Isabel Carlota estaba en su papel de madre del futuro "Gran Elector" Federico Guillermo. Para su educación llevaron el tutor Juan Federico Kalkum que tuvo una responsabilidad significativa. Ella acuñó la conciencia religiosa protestante del futuro gobernante. El hijo también tuvo más tarde, un profundo afecto por su madre, que no era habitual generalmente en esa época.
Sus últimos años los pasó en su residencia de viuda en Crossen , donde murió el 26 de abril de 1660 a los 62 años. Su tumba se encuentra en la cripta Hohenzollern de la Catedral de Berlín.