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Helene est née dans une famille d'acteurs. Son père, Maurice Costello, est un pionnier du cinéma, et sa mère, Mae Costello (née Altschuk), ainsi que sa sœur ainée Dolores, sont elles aussi des actrices. Sa première apparition a l'écran (aux côtés de son père) a lieu en 1909 dans Les Misérables, adaptation du roman de Victor Hugo. Elle continue à être un acteur-enfant pendant les années 1910 et atteint son pic de popularité dans les années 1920. Malgré cela, elle n'égalera jamais le succès de sa sœur Dolores.
Actrice depuis son plus jeune âge, elle n'est pourtant récompensée qu'en 1927 parmi les WAMPAS Baby Stars, une initiative de la Western Association of Motion Picture Advertisers in the United States, qui choisissait chaque année 13 jeunes femmes qu'elle estimait à l'aube d'un bel et brillant avenir cinématographique.
La carrière d'Helene commence à décliner avec l'apparition des films parlants, et son nom disparait progressivement des génériques. Néanmoins, elle fut brièvement sous les projecteurs avec sa sœur quand leur père leur intenta un procès pour obtenir un soutien financier.[réf. nécessaire]
Elle fut mariée à l'acteur et réalisateur Lowell Sherman de 1930 à 1932.