Осенью 1893 года вместе с семьёй перебралась из Самары в Москву, где на следующий год вошла в социал-демократическое движение, установив связь с рабочими кружками «Московский рабочий союз» Мицкевича, Масленникова и Чорбы. Ею была переведена с немецкого языка пьеса Г. Гауптмана «Ткачи» и составлена краткая брошюра по книге Е. М. Дементьева «Фабрика, что она даёт населению и что она берёт»; эти произведения много читались рабочими Москвы и Подмосковья.
В 1896 году А. И. Елизарова переехала в Петербург, где организовала связь арестованного Ленина с петербургским «Союзом борьбы за освобождение рабочего класса»[3], снабжала Ленина литературой, переписывала написанные им тайнописью в тюрьме партийные документы и письма.
Летом 1897 года выехала за границу, где установила связь с Г. В. Плехановым и другими членами группы «Освобождение труда». Осенью 1898 года стала членом первого Московского комитета РСДРП, где работала вместе с М. Ф. Владимирским, А. В. Луначарским и другими. Когда Ленин был в ссылке, организовала издание его работы «Развитие капитализма в России».
В 1908—1909 годах в Москве налаживала издание книги Ленина «Материализм и эмпириокритицизм». С 1909 по 1913 гг. вместе с сестрой М. И. Ульяновой, мужем М. Т. Елизаровым и матерью В. И. Ленина М. А. Ульяновой жили в Саратове на Угодниковской (ныне — Ульяновской) улице в доме № 26 (ныне здесь филиал областного музея краеведения — квартира-музей семьи Ульяновых) А. И. Ульянова вместе с сестрой М. И. Ульяновой установили связи с местными революционными деятелями. Осуществляли связь с заграничным центром, с В. И. Лениным. Под руководством сестёр в начале 1911 года была восстановлена разгромленная охранкой Саратовская организация РСДРП. Руководящее ядро группы составили: М. И. Ульянова, С. С. Кржижановский, рабочие: А. А. Ларионов, А. В. Симонов, И. В. Нефёдов, А. А. Гоголкин, Я. Бесчастнов. С весны 1911 года стала выходить легальная социал-демократическая «Приволжская газета». Саратовская организация РСДРП одна из первых положительно отнеслась к постановлению совещания членов ЦК о созыве VI (Пражской) конференции РСДРП и затем одобрило её решения, направленные на укрепление нелегальной партии и борьбу с ликвидаторами и отзовистами. Активная деятельность организации встревожила власти, и в ночь на 8 мая 1912 года были произведены обыски и арестованы 13 человек, в том числе М.И.Ульянова, А.И.Ульянова-Елизарова и другие члены. В конце мая А. И. Ульяновой удалось вырваться из тюрьмы и принять меры к налаживанию дальнейшей партийной работы Саратовской организации РСДРП. М. И. Ульянова и другие члены организации были высланы в Вологодскую губернию. В 1913 году в Петербурге работала в «Правде», секретарём журнала «Просвещение» и членом редакции журнала «Работница». Организовывала в России сбор средств для партии и транспортировку литературы. Арестовывалась в 1904, 1907, 1912, 1916, 1917 годах.
В 1924 году, после смерти В. И. Ленина, Елизарова была откомандирована ЦК РКП(б) в Ленинград для сбора материалов о семье Ульяновых для написания научной работы по этой теме. Во время этих исследований в архивах Министерства внутренних дел Елизаровой стало известно то, что уже было известно другой группе исследователей в результате поисков предков Ленина на Украине для прояснения его возможной наследственной болезни: дед Ленина был евреем из кантонистов. Однако тогда же ЦК РКП(б) распорядился держать информацию об этом в строгом секрете. Елизарова протестовала против такого решения ЦК, так как считала его несправедливым и нарушающим принцип национального равноправия, но как член партии была вынуждена подчиниться, хотя и не смирилась с ним. Известно, что 28 декабря1932 года она написала Сталину письмо, в котором напоминала ему о еврейских корнях Ленина, что её брат Владимир всегда довольно хорошо отзывался о евреях и ей очень жаль, что этот факт о семье Ульяновых не был до сих пор обнародован. Письмо было написано Елизаровой для того, чтобы выступить против антисемитизма, усиливавшегося тогда в СССР. Обращение к Сталину не принесло результатов, и спустя два года Елизарова вновь написала Сталину на эту тему, но тогда ухудшение международной обстановки привело к тому, что Сталин от публикации этих данных вновь отказался. В 2011 году письмо Елизаровой от 1932 года выставлялось в Историческом музее в Москве в рамках выставки «„Что написано пером“ (автографы видных деятелей Советского государства)»[4][5].
Приёмный сын — Георгий Яковлевич Лозгачёв-Елизаров (1906—1972). С 1930-х годов жил и работал в Саратове, сначала следователем, затем инженером, в дальнейшем занимался журналистской деятельностью.
Файл:Pamyatnaya doska.JPGПамятная доска на здании Симбирской Мариинской гимназии (г. Ульяновск).В 1969 году постановлением Совета Министров РСФСР средней общеобразовательной трудовой политехнической школе № 3 присвоено имя Анны и Ольги Ульяновых (ныне МБОУ «Мариинская женская гимназия № 3» (город Ульяновск)[7] и установлена памятная доска на здании Симбирской Мариинской гимназии.
С 1979 года в Томске существует улица Елизаровых (названа в честь Анны и её мужа Марка Елизаровых).
17 декабря 1982 года в Москве, в доме, где проживала семья А. И. Елизаровой-Ульяновой (Манежная, 9), была открыта Музей-квартира А. И. Ульяновой-Елизаровой. Закрыта в 1992 году.