Hélène Zimmer naît en 1989 et grandit dans les Yvelines aux côtés de sa mère, Anne Zimmer, comédienne engagée dans le théâtre forum, méthode qui utilise le jeu d'acteur pour résoudre des conflits. Son adolescence est marquée par plusieurs exclusions scolaires, avant qu'elle n'intègre une section sport-études puis une classe préparatoire à l'École normale supérieure. Elle débute d'abord comme actrice, notamment dans Q, film de Laurent Bouhnik sorti en 2011, avant de se détourner du jeu et de reprendre des études de lettres. Lorsqu'une directrice de casting lui propose un rôle dans un film de Benoît Jacquot, elle se déplace pour lui expliquer qu'elle ne souhaite plus être actrice mais qu'elle écrit un scénario, une rencontre qui débouche sur leur collaboration à l'écriture du Journal d'une femme de chambre (2015), avec Léa Seydoux, nommé au César de la meilleure adaptation. En 2017, elle publie son premier roman, Fairy Tale, aux éditions P.O.L., avant d'écrire et de réaliser son premier long métrage, À 14 ans. Elle poursuit en parallèle une œuvre de romancière, avec notamment Les dernières écritures, publié à la rentrée littéraire 2025.
Le théâtre forum pratiqué par sa mère, qui utilise le jeu d'acteur comme outil de résolution de conflits, constitue une influence fondatrice de sa manière d'aborder la mise en scène des rapports humains. Son passage par le jeu d'actrice, bien qu'elle s'en soit détournée, continue de nourrir sa direction d'acteurs et sa sensibilité pour l'écriture des dialogues. La littérature contemporaine française, à laquelle elle contribue elle-même comme romancière, façonne également son approche du scénario, attentive à la langue autant qu'à l'image.
Zimmer développe une écriture intimiste centrée sur l'adolescence et les rapports de pouvoir qui traversent la sphère familiale et scolaire. Son travail de romancière se ressent dans une attention particulière portée à la langue et aux dialogues, qu'elle cherche à rendre au plus près de la vérité des personnages. Sa sensibilité sociale, ancrée dans une observation concrète des institutions comme l'école ou la justice, donne à ses récits une dimension à la fois intime et politique.
Le Journal d'une femme de chambre, qu'elle coécrit avec Benoît Jacquot, est nommé au César 2016 de la meilleure adaptation, une reconnaissance précoce pour la jeune scénariste.
Benoît Jacquot, avec qui elle coécrit le Journal d'une femme de chambre, demeure l'un de ses collaborateurs les plus marquants. L'actrice Léa Seydoux, interprète principale de ce film, reste associée à cette étape clé de sa carrière de scénariste.
L'adolescence et le rapport au corps traversent son œuvre, qu'il s'agisse de son cinéma ou de ses romans. Les institutions, école ou justice, apparaissent souvent comme des lieux de tension entre l'individu et le collectif. La transmission entre mère et fille, ainsi que la bascule entre fiction et engagement social, constituent également des motifs récurrents de son travail.