Е. С. Томберг родилась 15 (28) января 1909 года в деревне Войскорово Ижорской волости 1-го стана Царскосельского уезда Санкт-Петербургской губернии (ныне Тосненского района Ленинградской области) в семье агронома.
В 1931 году окончила Финский сельскохозяйственный техникум в Рябово, работала агрономом в Рябовской сельскохозяйственной коммуне «Труд», участвовала в художественной самодеятельности.
С 1932 года актриса Финского драмтического театра в Ленинграде, в этот период получает театральное образование в Ленинградском институте повышения квалификации работников искусств. С 1940 года - Финского драмтического театра в Петрозаводске.
Представительница школы психологического театра. Искусство актрисы отличалось внутренней силой и широким диапазоном.
Депутат ВС СССР 6 созыва (1962-1966).
Е. С. Томберг умерла в 5 ноября 1988 года. Похоронена на Сулажгорском кладбище Петрозаводска.