Prințesa Elena a Serbiei s-a născut pe 23 octombrie 1884 la Cetinje, în Muntenegru, și a fost fiica regelui Petru I al Iugoslaviei și a soției lui, Prințesa Zorka a Muntenegrului.
Mama a murit când Elena era mică, de-abia împlinise șase ani, astfel că fetița a fost dată în îngrijirea mătușilor, Stana și Milica, fiind educată în Rusia, la Institutul Smolnîi, școala din Sankt Petersburg pentru fetele din aristocrația est-europeană. „Era o fată foarte dulce, deși simplă, cu ochi negri frumoși, liniștită și manierată”, a scris despre ea Margaretta Eagar, guvernanta fiicelor țarului Nicolae al II-lea. Eagar a povestit că Elena, care avea pe atunci în jur de șaptesprezece ani, venea adesea la ceai la curtea imperială cu o altă mătușă a ei, Prințesa Vjera a Muntenegrului.
O a patra mătușă, Elena a Muntenegrului, regină a Italiei, a invitat-o în vizită și i-a făcut cunoștință cu Prințul Ioan Constantinovici al Rusiei, iar acesta cerut-o în căsătorie la scurt timp după aceea.
Relația lor a fost o surpriză pentru familie pentru că toți credeau că blândul și introvertitul Ioan se va deveni călugări.
Cuplul s-a căsătorit pe 21 august 1911 la Sankt Petersburg, iar Elena s-a înscris la Facultatea de Medicină la universitate, dar a renunțat la studii după nașterea primului copil. Cei doi au avut doi moștenitori, Prințul Vsevelod Ivanovici și Prințesa Catherine Ivanovna.
Prințesa Elena a Serbiei și-a urmat soțul în exilul intern când acesta a fost reținut de bolșevici în 1917 și a încercat să obțină eliberarea lui. Ioan a fost închis mai întâi la Ekaterinburg, în Siberia, și mai târziu a fost mutat la Alapaevsk, un oraș din Regiunea Sverdlovsk, fiind ucis pe 18 iulie 1918.
Ioan o convinsese cu puțin timp înainte pe Elena să plece din Alapaevsk și să se întoarcă la cei doi copii ai lor, pe care îi lăsase în grija Marii Ducese Elisabeta Mavrikievna.
Se pare că în timpul detenției, bolșevicii ar fi adus în celula ei o tânără care își spunea Anastasia Romanova și au întrebat-o pe Elena dacă fata este Marea Ducesă Anastasia Nikolaevna a Rusiei, fiica țarului Nicolae al II-lea. Elena nu a recunoscut-o și gardienii au luat-o pe impostoare.
În octombrie 1918 diplomații suedezi au obținut permisiunea bolșevicilor ca Marea Ducesă Elisabeta Mavrikievna să părăsească Rusia împreună cu nepoții pe care îi avea în grijă, Vsevelod și Catherine, la bordul navei suedeze Angermanland, pe care se aflau și Prințul George cu Prințesa Vera Constantinovna, iar Elena a rămas închisă la Perm. Datorită presiunilor internționale ducesa prizonieră a fost transferată la Kremlin și în cele din urmă i s-a permis să plece din țară și să li se alăture copiilor ei în Suedia.
Prințesa Elena a Serbiei s-a stabilit în scurt timp pe Coasta de Azur, nu s-a recăsătorit niciodată și a murit pe 16 octombrie 1962, la Nisa.