ニューヨーク生まれ。両親はクロアチア人移民だった。14歳でブロンクス区のジャズクラブで歌うようになり、1946年から1947年にかけて、レジー・チャイルズ・オーケストラ（Reggie Childs Orchestra）というビッグバンドの一員として活動。1948年、クラリネット奏者のアーロン・サクス（Aaron Sachs）と結婚するが、1956年に離婚。2人の長男アラン・メリルは、後に元ザ・テンプターズの大口広司と共にウォッカ・コリンズで活動したシンガー・ソングライター、ギタリスト、又、英国でのバンド、アローズの時代の世界的大ヒット曲「アイ・ラヴ・ロックン・ロール」 (I Love Rock 'n' Roll ) (1975) の作詞・作曲家、オリジナル・レコーディング・アーティスト、パフォーマーでもある。1954年12月22日から24日にかけて、初のリーダー・アルバム『ヘレン・メリル・ウィズ・クリフォード・ブラウン』を録音。1956年に早世するトランペット奏者のクリフォード・ブラウンが全面参加し、クインシー・ジョーンズが編曲を担当。同作収録の「ユード・ビー・ソー・ナイス・トゥ・カム・ホーム・トゥ」（作詞・作曲はコール・ポーター）は、メリルの代表的なレパートリーとなった。1956年の作品『ドリーム・オブ・ユー』ではギル・エヴァンスと初共演。1950年代末期になるとヨーロッパでの活動が増し、イタリア録音のアルバム『ローマのナイト・クラブで』ではニニ・ロッソと共演。 その他ジャズ巨匠と共演しており、ビリー・ホリデイ、チェット・ベーカー、スタン・ゲッツらがプロの仲間、又、友人として挙げられる。1960年11月、初の日本公演を行う。1963年にも日本を訪れ、山本邦山等と共演。1966年頃、UPI通信社のアジア総局長ドナルド・ブライドンと結婚し、それを機に日本に移住。以後、渡辺貞夫との共演盤『ボサ・ノヴァ・イン・トーキョー』、猪俣猛とウエストライナーズとの共演盤『オータム・ラヴ』、佐藤允彦と共に制作したビートルズのカヴァー集『ヘレン・メリル・シングス・ビートルズ』、当時やはり日本在住だったゲイリー・ピーコックとの共演盤『スポージン』等を発表。その後ブライドンと離婚し、1972年にはアメリカに帰国して音楽活動を停止するが、1976年にはジョン・ルイスとの共演盤『ジャンゴ』を発表し、活動再開。親日家であり、活動再開後は数多く来日、ライブ・コンサート活動をしている。 近年では2015年に続いて、2017年4月に最後となる来日公演を行った。
