Отец — князь Jean Joseph Evremond Sperry Poniatowski, прямой потомок Казимира Понятовского, старшего брата последнего польского короля Станислава II Августа Понятовского. Среди родственников Элены Понятовской (по линии пра-прабабушки отца) — французский король Людовик XV, представители французской аристократии, политические и государственные деятели Франции. Мать — французского происхождения, принадлежала к мексиканской знати.
Во время Второй мировой войны семья покинула Европу, в 1942 обосновалась в Мехико. В 1943—1953 Элена училась в США. По возвращении в Мексику занялась журналистикой и литературой. Также сняла несколько короткометражных фильмов (о Хуане де ла Крус, Хосе Клементе Ороско).
Её романы соединяют художественный вымысел с журналистским расследованием. Так написаны её наиболее известные книги «Ночь в Тлателолько» (1971, о кровавой расправе мексиканских властей со студенческими демонстрациями на фоне Олимпийских игр в Мехико 1968), «Тиниссима» (1992, о Тине Модотти), Леонора (2010, о Леоноре Каррингтон) и др.
На национальных президентских выборах 2006 активно поддерживала кандидата от Революционно-демократической партии Андреса Мануэля Лопеса Обрадора. В июле того же года выступила с осуждением израильских бомбардировок Ливана (Вторая ливанская война).
Книги Понятовской переведены на основные европейские языки. Ей присуждены премия Хавьера Вильуррутьи (1971), Национальная премия по журналистике (1979), премия Альфагуара (2001), премия Ромуло Гальегоса (2007), орден Почётного легиона (2004). Она — почётный доктор Национального независимого университета в Мехико (2001) и других университетов Мексики и США. В 2007 мексиканским правительством учреждена Международная поэтическая премия Элены Понятовской.