Fille d'un chef d'escale d'Air France, Hélène Fillières grandit entre l'Europe, le Brésil et les États-Unis. Sa sœur aînée, Sophie, réalisatrice et scénariste, la fait jouer, adolescente, dans ses premiers courts-métrages. Après le court-métrage Les Sirènes de Pascal Bonitzer (avec qui elle tourne Encore), la cadette apparaît en 1991 dans le film de fin d'études de sa sœur, Des filles et des chiens, aux côtés d'une autre débutante, Sandrine Kiberlain. Mais elle se lance ensuite dans des études d'anglais - elle publie d'ailleurs plus tard des traductions d'ouvrages de Dorothy Parker, pour la maison d'édition Christian Bourgois. Dans les années 1990, après une brève expérience comme mannequin, elle tourne pour Jacques Doillon, Cédric Klapisch ou Danièle Thompson1. Mais c'est encore grâce aux films de sa sœur qu'Hélène Fillières prend le métier d'actrice au sérieux : après un second rôle dans Grande petite en 1994, elle incarne en 2000 l'héroïne de Aïe. C'est suite à ce rôle qu'elle décide de poursuivre son parcours dans le cinéma. Nouveau visage du cinéma français, Hélène Fillières, sollicitée surtout par les réalisatrices, joue dans Reines d'un jour de Marion Vernoux en 2001, puis la fille de Catherine Deneuve dans Au plus près du paradis de Tonie Marshall, en 20021. L'année suivante, elle chante en compagnie de Mathieu Amalric dans Un homme, un vrai, radiographie du couple réalisée par Arnaud et Jean-Marie Larrieu. À partir de 2003, elle joue également sur les planches du théâtre. En 2006, elle s'impose au grand public dans le rôle de Sandra Paoli dans la série Mafiosa, le clan en tant que chef de clan du milieu corse, rôle qu'elle tient pendant 8 ans jusqu'en 2014. Souvent à l'affiche de premiers films, de Bord de mer (2002) à De particulier à particulier (2006), elle fait en 2006 ses débuts de réalisatrice avec le court métrage Mademoiselle Y, une réflexion sur le métier d'actrice. Puis elle réalise deux longs-métrages, Une histoire d'amour en 2013, et Volontaire en 2018, revisitant dans ce dernier film les relations entre hommes et femmes au sein de l'armée.
Les Yeux de sa mère
2011
Rôle : Mélodie Khan
Reines d'un jour
2001
Rôle : Marie Larue
La Grande vie
2009
Rôle : Véronique
Un lieu incertain
2010
Rôle : Camille Forestier
L'Homme aux cercles bleus
2009
Rôle : Camille Forestier
Adultère, mode d'emploi
1995
Rôle : Joséphine
Arès
2016
Rôle : Altman
Les Kidnappeurs
1998
Rôle : Nuage
Pièce Montée
2010
Rôle : Agnès
Les Papas du dimanche
2012
Rôle : Jeanne
Vendredi soir
2002
Rôle : The Tired Woman
Lady Chatterley
2006
Rôle : Hilda
Variété française
2003
Rôle : Edith
De particulier à particulier
2006
Rôle : Marion
Coupable
2008
Rôle : Marguerite
Grande petite
1994
Rôle : Laurence
Volontaire
2018
Rôle : Weber
Les Salauds
2013
Rôle : Banker
Un amour de femme
2001
Rôle : Jeanne
Vénus beauté (institut)
1999
Rôle : La fiancée d'Antoine
Encore
1996
Rôle : Aurore
Amoureuse
1992
Rôle : Girl at party
Aïe
2000
Rôle : Aïe
Sauve-toi
1993
Rôle : La fille à vélo
Peut-être
1999
Rôle : Rosemonde
Bord de mer
2002
Rôle : Marie
À moi seule
2012
Rôle : Anne Morellini
Petite fille
2011
Rôle : Sylvie
Des filles et des chiens
1991
France Boutique
2003
Rôle : Marine
Call Me Agostino
2006
Tontaine et tonton
2000
Rôle : The neighbor
Au plus près du paradis
2002
Rôle : Lucie
L'Homme à l'envers
2009
Rôle : Camille Forestier
Opium
2013
Rôle : Marie-Laure de Noailles
Sous les vents de Neptune
2008
Rôle : Camille Forestier
Un Hiver en été
2023
Rôle : Hélène
Passage à l'acte
1996
Rôle : Alexandra
Demain et tous les jours après
2002
Rôle : Lisa Bakary
Un homme, un vrai
2003
Rôle : Marilyne
La Fin du règne animal
2003
Rôle : Olivia