Ellen Hillingsø er datter af general Kjeld Hillingsø og Birgitta Hillingsø. Hun blev interesseret i skuespil gennem arbejde i tv og blev uddannet skuespiller på Århus Teaters Skuespillerskole i 1994. Herefter spillede hun flere teaterroller, først på Århus Teater, senere på forskellige scener i hovedstaden. Hun har været meget alsidig inden for sit fag, idet hun ud over teater har arbejdet med film, tv, radio, stemme til tegnefilm, lydbøger (blandt andet med Det Nye Testamente), reklamer og oplæsning.

Af teaterroller kan nævnes Lucrezia i Leonardo da Vinci på Østre Gasværk i 2003, Augusta i Marta's Tema på Aveny-T i 2005.

I en artikel i B.T. i 2002 blev det oplyst, at Margrethe 2. skulle være hendes gudmor, hvilket Hillingsø dog selv siden har afvist. Hun blev gift med Christoffer Castenskiold, med hvem hun har to børn. Hillingsøs forældre har tætte bånd til kongehuset, og sammen med sin mand er hun blandt de nærmeste venner til kronprins Frederik og kronprinsesse Mary. Hun er aktiv for AIDS-Fondet, forskning inden for brystkræft og har været medvært i et alternativt Melodi Grand Prix i 2001, der blev lavet som støtte for AIDS-Fondet