L'église Sainte-Hélène a été bâtie en 1934 au sein de l'ancienne zone militaire où s'étendaient les fortifications nord de Paris, construites en 1845 et supprimées entre 1920 et 1960.
La construction s'est faite dans le cadre des Chantiers du Cardinal, une œuvre sociale religieuse créée en 1931 et visant à l'édification d'églises et de bâtiments paroissiaux. La dédicace à sainte Hélène a été choisie pour rendre hommage à un couple de généreux donateurs dont la fille, Hélène, était morte très jeune.
L'église Sainte-Hélène, de style néo-roman, est l'œuvre de l'architecte Georges Trévoux. En béton armé recouvert de briques «aux tons chauds, à l'aspect rugueux, posées sur de gros joints», précise Isabelle Renaud-Chamska dans Les églises de Paris de la Belle Époque à nos jours, l'édifice impose avec conviction son indéniable caractère religieux et - trait souligné par l'historienne - son étonnante impression d'hospitalité.
L'ornementation de l'édifice est assez dépouillée. Élévations et arcs-doubleaux contrastent agréablement avec une voûte en double pente en bois. Une fresque historiée très colorée, bien qu'inachevée, embellit le chœur. Deux fresques de L. Jeay ornent depuis les 1949 les chapelles absidiales.
Faute de crédits, l'église n'a ni clocher, ni façade néo-romane. L'architecte «avait prévu un portail néo-roman avec des voussures, un trumeau, et un tympan "décoré d'une fresque en haute couleur représentant sainte Hélène et Constantin contribuant au triomphe du Christ"», ajoute Isabelle Renaud-Chamska.