Ilyena Lydia Mironoff néven Londonban született. Apja orosz emigráns arisztokrata volt, akinek kívánságára beiratkozott az egyetem tanári szakára, de sikerrel szerepelt a National Youth Theatre meghallgatásán is, és a színészi pályát választotta. Kleopátraként olyan sikert aratott, hogy előbb a Royal Shakespeare Company, majd Peter Brook társulatának tagja lett.
1968-tól filmezik, egyik első alakítása a Szentivánéji álom Hermiája volt (Titania szerepét az angol színház egy másik nagyasszonya, Judi Dench játszotta). Nevét a szélesebb közönség a Penthouse magazin finanszírozásában készült, szexjelenetekben gazdag, Caligula című filmben ismerte meg. Az Arthur király legendáját feldolgozó Excaliburban gonosz és csábító boszorkányt, a Cal című ír politikai drámában egy özvegyasszonyt játszott, aki egy fiatal fiúval kezd viszonyt, mindkét szerepéért elnyerte a cannes-i filmfesztiválon a legjobb színésznőnek járó kitüntetést. A Moszkitó-part című filmben Harrison Ford oldalán szerepelt, majd a Peter Greenaway rendezte, A szakács, a tolvaj, a feleség és a szeretője című, házasságtöréssel és gyilkossággal fűszerezett fekete komédiában boldogtalan feleségként szomorkodott a neves divattervező, Jean-Paul Gaultier által tervezett merész ruhákban.
Helen Mirrent először 1994-ben, a György király című kosztümös filmben jelölték a legjobb mellékszereplő Oscar-díjára, de akkor még nem nyert. Három évvel később Arany Glóbusz díjat vehetett át a Losing Chase című tévéfilmért, majd 2002-ben ismét Oscar-jelölést hozott számára a házvezetőnő szerepe a Gosford Parkban. Az 1932-ben az angol „jobb körökben” és az e köröket szolgálók világában játszódó, Robert Altman rendezte film egy amerikai tiszteletlenségével mutatta be az angol kasztrendszer visszásságait.
Pályafutásának csúcsára A királynő című filmmel ért 2006-ban. Hatodik királynőszerepéért, II. Erzsébet megformálásért megkapta a brit BAFTA-, a Golden Globe és az Oscar-díjat, továbbá az Európai Filmakadémia kitüntetését is. Ugyanabban az évben az I. Erzsébet angol királynőről szóló tévéfilm főszerepéért szintén Golden Globe díjat kapott, a Prime Suspect – The Final Act című tévésorozatért pedig egy harmadik kategóriában is jelölték. Ezzel több rekordot is felállított: ő volt az első, akit ugyanabban az évben három Arany Glóbusz-díjra jelöltek, s mindmáig ő az egyetlen, aki ugyanazon évben két kategóriában is főszereplőként nyert. Emellett ő az egyetlen színésznő, aki I. és II. Erzsébetet is eljátszotta a filmvásznon, nyilatkozata szerint az első érzelmileg, a második lelkileg viselte meg.
A filmbeli koronát és jogart 2009-ben köpenyre és tőrre cserélte, Az adósság című filmben egy visszavonult Moszad-ügynök bőrébe bújt, majd nyugdíjas CIA-ügynöknőt játszott a Red című kémkomédia mindkét részében. A Lev Tolsztoj utolsó napjainak szentelt Aztán mindennek vége című alkotásban az orosz író feleségét játszotta kitűnően, kiérdemelve negyedik Oscar-jelölését. A Szabó István által rendezett, Szabó Magda kisregényéből készült, Az ajtó című játékfilmben Emerencet, az írónő házvezetőnőjét alakította, részt vett a film budapesti díszbemutatóján.
Az utóbbi években drámában és vígjátékban is feltűnt: a Hitchcock című filmben a legendás rendező feleségét, Az élet ízei című kulináris-romantikus alkotásban egy étterem tulajdonosát formálta meg, s mindkettőért Arany Glóbuszra jelölték. Kölcsönözte hangját a Szörny Egyetem című animációs filmnek, az idei Berlinalén bemutatott Hölgy aranyban című alkotásban pedig egy idős asszonyt alakított, aki a nácik által családjától elkobzott műkincsek nyomába ered.
Mirren a színpadon is remekel. Két éve kapta meg a legnagyobb brit színházi kitüntetést, a Laurence Olivier-díjat, néhány hete pedig Amerikában a színházi Oscarnak nevezett Tony-díjat vehette át II. Erzsébet megformálásáért Az audiencia című drámában. E kitüntetése átvételekor – talán csak félig tréfásan – kijelentette: most már csak a zeneipar legrangosabb elismerésére, a Grammyre vágyik, talán ideje volna, hogy hangoskönyvet készítsen.
2003-ban az általa többször megszemélyesített II. Erzsébet brit királynőtől megkapta a lovagi cím női megfelelőjét, így kijár neki a Dame megszólítás. 2012-ben az Európai Filmakadémia tüntette ki életművéért, két éve csillaga díszíti a hollywoodi Hírességek sétányát, 2014 óta a brit filmakadémia tagja. Életét – egy évtizednyi együttélés után – 1997-ben hivatalosan is összekötötte Taylor Hackford amerikai rendezővel. Mirren, aki a korából évtizedeket tagadhatna le, túl a 65. életévén, többek közt Jennifer Lopezt is megelőzve, elnyerte Az év teste címet egy kaliforniai szavazáson.
