In den ersten zwei Jahrzehnten ihrer schauspielerischen Karriere übernahm Hannelore Elsner hauptsächlich die Rolle der schönen, sexy Frau. Mit ihrem selbstbewussten Auftreten und der schlanken, aber weiblichen Figur spielte sie vor allem in Unterhaltungsfilmen mit. An der Seite von Schauspielern wie Peter Alexander war sie unter anderem in 'Zum Teufel mit der Penne' und 'Die Lümmel von der ersten Bank' zu sehen. Auch in anderen leichten Filmen aus den 1960er-Jahren zeigte Elsner immer wieder ihre verführerische Seite. Zudem war sie auch bei Aufführungen von Volks-Theater mit von der Partie. So spielte sie beispielsweise im Millowitsch-Theater in Köln mit.

Im Laufe der Zeit veränderten sich die Rollen, die Hannelore Elsner übernahm. So bewies sie in verschiedenen Kinoproduktionen ihr Talent als Charakterschauspielerin. Im Fernsehen war sie ebenfalls häufig zu sehen, beispielsweise in diversen 'Tatort'-Folgen, in der 'Schwarzwaldklinik' oder in der Reihe 'Schwarz Rot Gold'. Von 1994 bis 2006 spielte Elsner in der Fernsehserie 'Die Kommissarin' die Titelrolle. Auch in verschiedenen TV-Krimis war sie zu sehen. In zahlreichen Film- und Fernsehproduktionen zeigte sie ihre Vielseitigkeit. 2004 spielte sie in der Komödie 'Alles auf Zucker!' an der Seite von Henry Hübchen, vier Jahre später war sie in dem Drama 'Kirschblüten – Hanami' zu sehen. In der Jugendfilmreihe 'Hanni und Nanni', deren ersten Teil 2010 in den deutschen Kinos gezeigt wurde, spielte sie ebenso mit wie in romantischen und ernsthaften TV-Produktionen.

Ihren wohl bedeutendsten Erfolg hatte die Darstellerin im Jahr 2000 mit der Hauptrolle in 'Die Unberührbare'. Unter der Regie von Oskar Roehler stellte sie die Schriftstellerin Flanders so überzeugend und intensiv dar, dass sie dafür den 'Deutschen' und den 'Bayerischen Filmpreis' sowie den 'Deutschen Kritikerpreis' erhielt. Für 'Mein letzter Film' wurde sie 2003 ein weiteres Mal mit dem 'Deutschen Filmpreis' geehrt.

Weitere wichtige Prämierungen waren das Bundesverdienstkreuz 1. Klasse, das Elsner 2005 verliehen wurde und der 'Bayerische Fernsehpreis', den sie 2006 für ihr Lebenswerk erhielt. 2014 bekam sie auf dem Berliner Boulevard der Stars einen Stern. Ein Jahr später wurde sie mit dem 'Romy' zur 'beliebtesten Schauspielerin in Kino und TV' gekürt.