Helena Bonham Carter est la petite-fille de Maurice Bonham Carter et de Violet Asquith, devenue baronne Asquith of Yarnbury en 1964, fille d'Herbert Henry Asquith, qui est premier ministre du Royaume-Uni au début de la Première Guerre mondiale. Son grand-père maternel est Eduardo Propper de Callejón, diplomate espagnol, qui a contribué à sauver des milliers de juifs pendant la Seconde Guerre mondiale, en leur délivrant des visas leur permettant de transiter par l'Espagne pour gagner les États-Unis.
Sa mère, Elena Propper de Callejón, petite-fille de Marie-Cécile Fould-Springer, est psychothérapeute. Son père, Raymond Bonham Carter (1929-2004), issu d'une famille très impliquée dans la vie politique dans les rangs des libéraux, a été banquier puis représentant de la Banque d'Angleterre auprès du FMI à Washington dans les années 1960. La famille Bonham Carter descend de Sir John Carter (1741-1808), maire de Portsmouth, et fils de John Carter, qui était un marchand.
Helena Bonham Carter a deux frères. Elle est également cousine de l'acteur Crispin Bonham-Carter et petite-nièce du réalisateur Anthony Asquith. Elle a vécu d'octobre 2001 à décembre 2014 aux côtés du réalisateur américain Tim Burton, avec lequel elle a eu un fils en 2003 (Billy) et une fille en 2007 (Nell).
