Sœur de la cinéaste et romancière Catherine Breillat, elle a été mariée au réalisateur Édouard Molinaro.

En 1978, elle incarne « Claudine » dans une série de téléfilms adaptés des romans de Colette, Claudine à l'école, Claudine à Paris, Claudine en ménage et Claudine s'en va.

Alors que sa carrière est en pleine ascension (elle vient de tourner avec Ingmar Bergman), une grave maladie la frappe et l'éloigne du cinéma.

En 1986, elle sort un livre L'Objet de l'amour qu'elle décrit comme "un long poème en prose où je raconte mes passions amoureuses, sans fausse pudeur… Un livre écrit avec ma chair. Un voile qui se déchire. Une descente en moi."

Marie-Hélène Breillat partage désormais sa vie entre l'Inde et l'Égypte, comme la romancière et scénariste Isabel Ellsen l'indiquait dans son livre Toi, ma sœur, paru aux éditions de la Martinière. Catherine Breillat évoque sa sœur dans une vidéo, Marie-Hélène et Catherine Breillat, une âme à deux corps, dans laquelle elle dit que Marie-Hélène ne souhaite plus faire de cinéma.