Helen Mirren débute sa carrière sur les planches de la National Youth Theatre, en Grande-Bretagne. A la scène comme sur petit écran, elle excelle alors dans l'interprétation d'oeuvres de Shakespeare (Trolius et Cressida, Hamlet) et intègre en toute logique la Royal Shakespeare Company.

En 1969, elle joue dans le drame Age of Consent, son premier film en tête d'affiche, puis apparaît au générique de la comédie musicale Le Meilleur des mondes possibles. Elle varie ensuite les genres, incarnant la maîtresse du gangster Bob Hoskins dans Racket (1981), la fée Morgane dans Excalibur (1981), une cosmonaute russe dans 2010 (1984) ou la femme d'Harrison Ford dans Mosquito Coast (1986). En 1984, elle reçoit un Prix d'interprétation cannois pour son incarnation d'une veuve irlandaise dans Cal.

Son élégance fait merveille lorsqu'elle incarne la Reine Charlotte dans La Folie du roi George (1994, nouveau Prix cannois), ou une maîtresse de maison dans le Gosford Park de Robert Altman (2002). Mais elle sait également camper des personnages plus sombres (la professeur sadique de Mrs. Tingle, 1999; L'Enlèvement, 2003) ou plus touchants (la femme mûre de Calendar girls, 2003). En 2005, elle donne la réplique à Kate Hudson dans la comédie Fashion Maman sour la direction de Garry Marshall. La même année, elle incarne la Reine Elizabeth I dans la mini-série éponyme (Elizabeth I).

Stephen Frears fait alors appel à elle pour reprendre la couronne d'Elizabeth II dans The Queen, rôle pour lequel elle obtient de nombreuses récompenses, dont la Coupe Volpi de la Meilleure interprétation féminine lors de la 63ème Mostra de Venise, l'Oscar, le Golden Globe, le BAFTA ou l'European Film Award de la Meilleure Actrice. Absente des écrans en 2007, elle revient dans la peau de la mère de Benjamin Gates (toujours interprété par Nicolas Cage) dans Benjamin Gates et le Livre des Secrets (2008), participe aux Jeux de Pouvoir (2009) de Kevin McDonald avant de tenir l'affiche de Tolstoï, le dernier automne (2010) et de Red (2011), une comédie d'action déjantée où elle brise des nuques et manie les armes. 

En 2011, Helen Mirren continue de naviguer entre films sérieux et légers. Elle tient ainsi le rôle-titre du thriller L'Affaire Rachel Singer avant de s'illustrer dans une comédie, Arthur, un amour de miliardaire, dans lequel elle joue la nourrice terre à terre d'un jeune milliardaire plus que loufoque, interprété par Russell Brand.

L'année suivante, Helen Mirren participe au biopic consacré à Hitchcock, porté par Anthony Hopkins, pour lequel elle reçoit plusieurs nominations au BAFTA, Golden Globes et Screen Actors Guild Awards. Changement de registre en 2013 lorsqu'elle reprend son rôle d'agent de la CIA retraitée dans Red 2, avant d'enchaîner sur le doublage de Monstres Academy, un exercice auquel elle ne s'est pas prêtée depuis Le Royaume de Ga'Hoole - la légende des gardiens. La comédienne s'affiche ensuite dans la délicieuse comédie culinaire Les Recettes du bonheur (2014) dont l'intrigue se déroule dans le sud de la France.

Helen Mirren se retrouve en 2015 au centre du film La femme au tableau qui retrace le combat d'une septuagénaire désirant remettre la main sur un tableau de Klimt ayant appartenu à sa famille. Alternant les films traitant de sujets sérieux et réalistes avec les blockbusters d'action, on la retrouve aux castings de Eye in the Sky, Dalton Trumbo, L'Echappée belle, L'Art du mensonge, mais aussi Fast & Furious 8, Anna, Fast & Furious : Hobbs & Shaw.