Hélène Surgère débute au théâtre en 1961 et au cinéma quatre ans plus tard. Elle devient l’actrice fétiche de Paul Vecchiali avec Les ruses du diable (1965), L’étrangleur (1972) et surtout Femmes femmes (1974), dont elle partage l’affiche avec Sonia Saviange, sœur du cinéaste.
Pier Paolo Pasolini propose alors aux deux actrices d’intégrer la distribution du sulfureux Salò ou les 120 journées de Sodome. Et Hélène Surgère collabore avec André Téchiné pour Souvenirs d’en France (1975), Barocco (1976) et Les sœurs Brontë.
Mais c’est encore avec Paul Vecchiali qu’Hélène Surgère attire l’attention. Il lui confie le rôle de la pharmacienne amoureuse et malade dans Corps à cœur (1979). La société de production de Vecchiali, Diagonale Diffusion, permet aussi à l’actrice de jouer le rôle principal dans Les belles manières de Jean-Claude Guiguet, la même année. Ces deux films, comme Femmes femmes, ont fait de Surgère la muse de Diagonale. Son jeu subtil et moderne aurait pu lui conférer le statut d’une Gena Rowlands.
Mais à partir des années 80, Hélène Surgère ne tourne que des seconds rôles, y compris dans des films d’auteur. Sa plus belle interprétation de cette période reste celle de la sœur de Danielle Darrieux dans En haut des marches (1983) de Paul Vecchiali. On la voit ensuite dans des petits rôles jusqu’en 2010.
Libraire dans Trois places pour le 26 (1988) de Jacques Demy, mère de Darroussin dans Dieu vomit les tièdes (1991) de Robert Guédiguian, grand-mère du protagoniste dans Ma vraie vie à Rouen (2002) de Ducastel et Martineau, vendeuse dans Le divorce (2003) de James Ivory, secrétaire de Luchini dans Confidences trop intimes (2004) de Patrice Leconte, elle tourne aussi avec Lelouch, Raoul Ruiz, Claude Berri…
En parallèle, Hélène Surgère poursuit un prolifique parcours sur les planches, dirigée par Jean-Luc Lagarce, Alain Françon ou Nicolas Briançon. Elle termine sa carrière à la Comédie-Française, où elle embauchée comme pensionnaire en mars 2010. Elle décède un an plus tard.