Il nonno, un aristocratico russo, arriva a Londra per affari durante la Prima Guerra Mondiale ed è costretto a restarci per via dell'inizio della Rivoluzione Russa del 1917. Poco dopo lo raggiungono la moglie e il figlio Vasiliy Petrovich. Quest'ultimo sposa Kathleen Rogers, una ragazza appartenente alla media borghesia inglese, e dal matrimonio nasce nel 1945 Ilyena Lydia Vasilievna Mironoff che nel 1965, con il primo ingaggio a teatro, decide di semplificare il nome in Helen Mirren.
Sin da piccola ha la passione per il teatro e la recitazione e, nonostante il desiderio dei genitori di vederla impegnata in una carriera sicura come l'insegnamento, viene accettata alla scuola del National Youth Theater che la fa debuttare sul palcoscenico come protagonista femminile in Antonio e Cleopatra. Ottiene immediatamente grandi consensi che la portano a 20 anni a diventare un membro stabile della Royal Shakespeare Company. Nel 1967 debutta nel cinema con Herostratus e due anni più tardi conquista il primo ruolo importante in L'età del consenso. L'anno successivo partecipa a un film italiano, Colpo rovente diretto da Piero Zuffi.
Nel corso della sua lunga carriera che attraversa cinque decenni, ha recitato alternando spesso ruoli in teatro, cinema e TV. Nel 1981 è nel cast di Excalibur di John Boorman dove conosce Liam Neeson e con il quale ha una breve relazione. Nel 1984 vince il premio come miglior attrice al Festival di Cannes per il film Cal, nel quale interpreta una vedova irlandese che si innamora di un membro dell'IRA molto più giovane di lei. Conquista nuovamente lo stesso premio nel 1995 per La pazzia di Re Giorgio in cui è la Regina Charlotte. Grazie a quest'ultima interpretazione ha ottenuto anche la nomination all'Oscar come miglior attrice protagonista.
Per il regista Taylor Hackford è la scelta migliore per il ruolo della ballerina russa, ex fiamma di un dissidente russo interpretato da Mikhail Baryshnikov. Il film è Il sole a mezzanotte del 1985 ed è su questo set che Helen Mirren trova nel regista l'uomo della sua vita. Hackford e Mirren, convolati a nozze nel 1997, sono tutt'oggi una solida coppia. Nel 1986 è la moglie di Harrison Ford in Mosquito Coast e nel 1989 è diretta da Peter Greenaway in Il cuoco, il ladro, sua moglie e l'amante.
Gli anni 90 sono quelli in cui il pubblico televisivo è rapito dal personaggio che interpreta nella serie della BBC Prime Suspect, una detective che cerca di farsi largo in un ambiente maschilista. Per questo ruolo, in varie stagioni, vince tre premi BAFTA e due Emmy Award. Il 2002 la vede ancora protagonista della ribalta internazionale a livello cinematografico grazie alla partecipazione al film di Robert Altman Gosford Park (nomination all'Oscar, al Golden Globe e al BAFTA).
C'è qualcosa di regale in lei, altrimenti non si spiegherebbero i tanti ruoli da regina. Oltre a La pazzia di Re Giorgio e molti ruoli teatrali in cui è stata regina (in Amleto e in Enrico VI), presta la voce alla regina nel Principe d'Egitto (1994) e alla Regina delle Nevi (The Snow Queen, 1995), entrambi film d'animazione. È l'unica attrice che abbia interpretato sia Elisabetta I nell'omonima miniserie TV inglese del 2005, sia Elisabetta II in The Queen nel 2006. Entrambi i ruoli sono premiati nel 2007 con il Golden Globe, ma è con The Queen che vince 40 premi internazionali tra i quali, naturalmente, l'Oscar. Con gli action spy movies Red e Red 2 trova un nuovo pubblico più giovane, ma è nel ruolo della moglie di Hitchcock nell'omonimo film del 2012 che riesce ancora a dare prova del suo inossidabile talento. Il 2015 la attende in tre ruoli di primo piano: Woman in Gold con Ryan Reynolds, Trumbo con Bryan Cranston e Eye in the Sky con Aaron Paul e Alan Rickman.