Fille de Paul Ier de Russie et de Sophie-Dorothée de Wurtemberg, Hélène de Russie (prénom francisé) est nommée ainsi par sa grand-mère l'impératrice Catherine la Grande en référence à la belle Hélène de Troie. Ses études sont dirigées par l'impératrice sa grand-mère qui lui donne des professeurs et gouvernantes de choix, dont Esther Monod, une émigrée suisse. Son éducation est axée principalement sur l'art, la littérature et la musique. Elle apprend également la danse, les langues (français et allemand bien sûr, mais aussi italien et anglais), son devoir étant de faire un mariage dans une cour européenne. Elle est très proche de sa sœur Alexandra.
La jeune princesse de Mecklembourg-Schwerin s'installe avec son époux à Schwerin. Elle connaît alors une tout autre vie, loin des splendeurs et de l'opulence de Saint-Pétersbourg. L'année 1801 est particulièrement douloureuse pour elle, car elle perd sa sœur Alexandra le et quelques jours plus tard, le , elle perd aussi son père, probablement assassiné.
Décès et inhumation
En septembre 1803, la jeune princesse de Mecklembourg-Schwerin tombe gravement malade et meurt subitement le . Son époux inconsolable fait alors construire au château de Ludwigslust un mausolée où elle est inhumée. Plusieurs membres de la Maison grand-ducale de Mecklembourg-Schwerin, dont le prince Frédéric-Louis son époux, sont inhumés dans ce mausolée.
Hélène Pavlovna de Russie appartient à la première branche de la Maison d'Oldenbourg-Russie (Holstein-Gottorp-Romanov) issue de la première branche de la Maison d'Holstein-Gottorp, elle-même issue de la première branche de la Maison d'Oldenbourg.