Родилась в Москве в семье Вильгельма Германовича Якобсона (1889—1948), уроженца Риги, преподавателя английского языка в Московском институте международных отношений (МГИМО) и Клавдии Николаевны Петровой (1890—1988), филолога по образованию, которая работала старшим лаборантом на кафедре немецкого языка в этом же институте. Дед — крупный российский промышленник, купец первой гильдии Гешель Моисеевич (Герман Матвеевич) Якобсон (1856—), был членом правления и директором Акционерного Общества чугунолитейного, механического и машиностроительного заводов «Густав Лист» в Москве, а также Акционерного общества Балтийской бумагокартонной фабрики в Риге.
В 1943 г. начала занятия музыкой под руководством своей тёти М. Н. Петровой, у которой впоследствии училась в Сокольнической музыкальной школе.
В 1950 г. перешла в Центральную музыкальную школу, где её опекал Генрих Густавович Нейгауз.
В 1956 г. продолжила обучение у него в Московской государственной консерватории; Нейгауз называл Гладилину одной из лучших своих учениц. Закончила Московскую консерваторию в 1962 г., аспирантуру при ней — в 1966 г.
В 1965—1966 годах работала преподавателем фортепиано в Московском заочном педагогическом институте (МГЗПИ, ныне Московский государственный открытый педагогический университет им. Шолохова).
С 1966 по 2003 г. преподавала на кафедре общего фортепиано (с 2002 г. межфакультетская кафедра фортепиано) Московской консерватории (с 1966 г. — преподаватель, с 1977 г. — старший преподаватель, с 1988 г. — доцент, с 2000 г. — профессор). Выпустила большое количество учеников.
В 1968 г. был организован фортепианный дуэт Елена Гладилина — Наталья Юрыгина (Гноенская).
В 1990 г. дуэт стал членом Всесоюзной Ассоциации фортепианных дуэтов. «Дуэт, вписавший яркую, неповторимую страницу в историю фортепианно-ансамблевого музицирования, своим искусством на протяжении 35 лет вызывал восхищение как у многочисленных любителей музыки, так и у крупнейших современных музыкантов» .
С 1990 г. Е. Гладилина и Н. Юрыгина также выступали в составе фортепианного квартета вместе с Евгенией Карпинской и Еленой Соколовой.
В репертуаре дуэта и квартета были как классические произведения, так и музыка современных советских и российских авторов.
В 1994 г. Е. В. Гладилина была удостоена звания «заслуженный артист России» .