Jelena Bäumler studierte Rechtswissenschaften mit dem Schwerpunkt Völkerrecht an der Ludwig-Maximilians-Universität in München. Am Kammergericht Berlin absolvierte sie das Referendariat mit Stationen u.a. im Auswärtigen Amt, bei WTIAdvisors in Genf und der GIZ in Monrovia, Liberia. Im Februar 2013 schloss sie das 2. Staatsexamen als Beste ihres Prüfungsdurchgangs ab.
Im Anschluss promovierte Jelena Bäumler mit einer Arbeit zum Schädigungsverbot im Völkerrecht (summa cum laude) mit einem Promotionsstipendium der Studienstiftung an der Universität Potsdam und arbeitete als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Leherstuhl von Prof. Dr. Andreas Zimmermann, LL.M. (Harvard). Im April 2015 nahm sie einen Ruf auf eine W-1 Juniorprofessur für Öffentliches Recht, Völker- und Europarecht an die Universität Rostock an. Im Juli 2019 wurde Jelena Bäumler auf die Professur für Öffentliches Recht und Völkerrecht mit Schwerpunkt Nachhaltigkeit an die Leuphana Universität Lüneburg berufen.
Die Forschungsschwerpunkte von Jelena Bäumler liegen im Völkerrecht sowie im Öffentlichen Recht, Umwelt- und Klimarecht. Ein besonderer Fokus ihrer Arbeit liegt auf dem internationalen Wirtschaftsrecht und dessen Vereinbarkeit mit anderen völkerrechtlichen Rechtsgebieten, etwa dem Umwelt- und Klimarecht und den Menschenrechten. Derzeit forscht Frau Bäumler insbesondere zu Fragen eines internationalen Nachhaltigkeitsrechts. Sie ist Mitherausgeberin des European Yearbook of International Economic Law (EYIEL) und der Klima und Recht KlimR.
Jelena Bäumler ist Direktorin am Europa-Kolleg in Hamburg. Sie leitet den Erasmus Mundus Studiengang International Law of Global Security, Peace and Development und ist Sprecherin des Joachim Herz Promotionskollegs zum Thema Transformation und Recht. Im Juli 2022 wurde sie zur Vizepräsidentin der Leuphana Universität Lüneburg (Bereich College) gewählt. Daneben berät Jelena Bäumler regelmäßig Staaten vor internationalen Gerichten etwa dem Internationalen Gerichtshof, dem CERD Komitee oder einem ICSID Tribunal.