Née vers 248 à Depranum, en Bithynie (nord-ouest de la Turquie actuelle), elle était servante d’auberge lorsqu’elle rencontra l’empereur Constance Chlore, qui la choisit pour épouse vers 271. En 272, elle donna naissance au futur empereur Constantin Ier.

Répudiée par son mari, elle vécut dans l’ombre jusqu’à l’avènement de son fils en 306. A partir de 312, elle vécut à Rome, où elle se convertit au christianisme : elle s’attacha alors à promouvoir la foi chrétienne dans l’empire.

En 324, elle obtint de son fils le titre d’impératrice. A partir de 326, elle fut la première à organiser la restauration des lieux saints à Jérusalem grâce à l’influence qu’elle avait sur son fils. Elle se rendit en Terre Sainte, où elle découvrit les reliques de la Passion, notamment la Vraie Croix.

Hélène mourut probablement le 18 août 330, à Nicomédie, dans les bras de son fils. Son corps fut ensuite transporté à Rome.