Гелена Марцельевна Великанова родилась 27 февраля 1923 года в Москве в семье, переселившейся из Польши; отец её был наполовину литовец и носил фамилию «Великанис». Её родители познакомились в Польше и решили пожениться, несмотря на протесты своих родителей: матери Гелены была из обеспеченной семьи, а отец — простой крестьянин. Молодая пара переехала в Россию сразу после Революции и поселилась в Москве, где у них родились четверо детей. Гелена была самым младшим ребёнком в семье.
В 1941 году Гелена закончила школу и планировала поступить в музыкальное училище, но началась Великая Отечественная война, и семья была эвакуирована в Томск. Там она работала в госпитале и выступала на концертах для раненых. В это время она потеряла мать и старшего брата, который служил лётчиком и погиб в авиакатастрофе.
После войны Гелена вернулась в Москву и поступила в музыкальное училище имени Глазунова. Затем продолжила обучение на эстрадном отделении Школы-студии МХАТа, получая широкую актёрскую подготовку. Её профессиональный дебют состоялся в 1948 году, и вскоре она стала признанным исполнителем.
С 1950 года Гелена стала солисткой-вокалисткой Всесоюзного Гастрольно-Концертного Объединения, а с 1965 года — Москонцерта. Она активно выступала по всей стране и за её пределами, получая признание и успех. В её репертуаре были как жанровые произведения, так и песни с глубоким содержанием, раскрывающие человеческие чувства.
Помимо выступлений, Гелена Великанова также преподавала в Музыкальном училище имени Гнесиных с 1986 по 1995 годы, воспитывая новых талантливых исполнителей.
В 1992 году ей было присвоено звание «Народная артистка Российской Федерации» за её вклад в российскую культуру. Она продолжала активно выступать даже в пожилом возрасте, пока не умерла от сердечного приступа 10 ноября 1998 года, за два часа до концерта, который должен был стать её прощальным.
Гелена Великанова похоронена на Ваганьковском кладбище в Москве.
