La soprano Evelyn Herlitzius naît le 27 avril 1963 à Osnabrück, en Allemagne. Elle étudie le chant à l’Université de musique et de théâtre de Hambourg et fait ses débuts en 1993 en interprétant Elisabeth dans Tannhaüser de Wagner à l’Opéra d’Etat de Flensbourg. Elle intègre l’Opéra d’Etat de Hambourg l’année suivante.

Toujours en 1994, elle chante le rôle de Leonore dans Fidelio de Beethoven sous la baguette de Georg Solti dans un concert mémorable pour les Nations Unies à Genève. Ce rôle lui permet de faire ses débuts au Festival de Bregence en 1996 et elle débute la même année à l'Opéra d’Etat de Bavière dans le rôle-titre féminin de Vénus et Adonis de Henze. Alors qu’elle est membre de l’Opéra de Hambourg, elle se produit aussi dans de grandes maisons d’opéra dont l’Opéra d'Etat de Karlsruhe où elle est Gutrune dans Le Crépuscule des dieux de Wagner, le Théâtre national de la Sarre où elle est Marie dans Wozzeck de Berg et l’Académie Sainte Cécile à Rome où elle est Sieglinde dans La Walkyrie de Wagner. En 1997, elle devient membre permanent de l’Opéra d’Etat de Dresde et jusqu’à son départ en 2000, elle y endosse le rôle-titre de Jenufa de Janáček mais surtout de nombreux rôles wagnériens : Elisabeth et Vénus dans Tannhäuser, Sieglinde et Brünnhilde dans le Ring et Kundry dans Parsifal. Elle y interprète également le rôle-titre de Turandot de Puccini et des œuvres de Richard Strauss : elle incarne la femme de Barak dans La Femme sans ombre, ainsi que le rôle-titre de Salomé. Après son départ de Dresde, elle fait ses débuts au Festival de Bayreuth en 2002 en reprenant son rôle de Brünnhilde dans le Ring. Par la suite, en 2007, elle prend le rôle-titre féminin de Tristan et Isolde au Théâtre Aalto d’Essen et celui de Lady Macbeth du district de Mzensk de Chostakovitch pour ses débuts à La Scala. Elle débute à l'Opéra d'Etat de Vienne en 2008 dans le rôle-titre de Fidelio. 

En 2010, elle retourne à Bayreuth pour prendre le rôle d’Ortrud dans Lohengrin, avant d’incarner le rôle-titre de Katia Kabanova de Janáček pour ses débuts à La Monnaie : c'est là qu'elle prend le rôle-titre d’Elektra dont elle devient l'une des incarnations majeures. En 2011, elle endosse le rôle de Rosalinde dans La Chauve-souris de Johann Strauss à Dresde. En 2012, elle chante Kundry dans Parsifal à l'Opéra allemand de Berlin. En 2013, elle retrouve Elektra au Festival d’Aix-en-Provence dans la production de Patrice Chéreau devenue mythique, puis débute à Munich en Brünnhilde dans La Walkyrie. En 2015, elle crée l’événement au Festival de Bayreuth en Isolde dans une mise en scène signée Katharina Wagner. Elle chante Emilia Marty dans L'Affaire Makropoulos à l'Opéra allemand de Berlin en 2016. L'année suivante, elle incarne Santuzza dans Cavalleria rusticana de Mascagni et La Sorcière dans Hänsel et Gretel à Dresde puis Goneril dans Lear de Reimann à Salzbourg. Elle débute à l'Opéra de Paris en Ortrud dans Lohengrin en 2017, puis au Met en Kundry dans Parsifal en 2018. Cette année-là, elle prend le rôle de Kostelnicka dans Jenufa à Amsterdam. En 2019, elle retrouve Elektra à l'Opéra d'Etat de Berlin et à Zurich. 

En 2020/2021, Evelyn Herlitzius se produira dans Le Chant de la Terre à Stuttgart en octobre, avant de prendre le rôle d'Herodias dans Salome à Baden-Baden en novembre. Elle incarnera la Sorcière dans Hänsel et Gretel à Dresde en décembre puis se rendra à l'Opéra d'Etat de Berlin dans Jenufa en février, avant de retourner au Met en Nourrice dans La Femme sans ombre en avril.