Helena lascia Cambridge per seguire la propria vocazione di attrice. Il suo esordio al cinema, appena ventenne, è in "Camera con vista" (1985) di James Ivory, tratto dal romanzo di Edward M. Forster. Sempre diretta da Ivory, interpreta "Maurice" (1987) e "Casa Howard" (1992). Da non dimenticare anche il suo primo ruolo da protagonista in "Lady Jane" di Trevor Nunn del 1984.
Interpreta Chiara nel "Francesco" (1989) di Liliana Cavani, mentre Franco Zeffirelli la vuole nel ruolo di Ofelia nella sua versione di "Amleto" (1990) con protagonista Mel Gibson.
Seguono "Frankenstein di Mary Shelley" (1994) dove è diretta dal suo compagno, il regista Kenneth Branagh, "La dea dell'amore" (1995) di Woody Allen, "La 12a notte" (1996) e "Le ali dell'amore" (1997) per cui l'attrice ottiene la nomination all'Oscar.
Dopo un periodo buio si ripropone all'attenzione del pubblico grazie al ruolo di Marla in "Fight Club" (1999) di David Fincher, al fianco di Brad Pitt e Edward Norton.
Nel 2001 è la volta del fantascientifico "Il pianeta delle scimmie" (2001) di Tim Burton, nel quale recita con il volto celato da un pesante trucco.
Ancora Burton, al quale è legata sentimentalmente, la vuole nel doppio ruolo della strega e di Jenny, nel capolavoro "Big Fish - Le storie di una vita incredibile" (2003).
Sempre diretta da Burton recita accanto a Johnny Depp in "La Fabbrica di Cioccolato" (2005), remake di "Willie Wonka e la fabbrica di cioccolato" del 1971.
E' protagonista del thriller "Sweeney Todd", accanto a Johnny Depp, per la regia di Tim Burton.
Veste di nuovo i panni di Bellatrix Lestrange nel film "Harry Potter e il principe mezzosangue" (2008) ed è una delle protagoniste di "Terminator Salvation" (2008) diretto da McG.
Nel 2010, dopo aver dato alla luce il suo secondo figlio, sarà ancora a fianco del marito Tim Burton in "Alice nel paese delle Meraviglie" nel ruolo della Regina di Cuori.