Susan Helms nació el 26 de febrero de 1958 en Charlotte, Carolina del Norte, EE. UU., si bien se considera de Portland, Oregón. Le gusta tocar el piano y realizar otras actividades musicales, viajar, leer, las computadoras y cocinar. Sus padres, Pat (Teniente Coronel retirado de la USAF) y Dori Helms viven en Albuquerque, Nuevo México.
Fue elegida por la NASA en enero de 1990, convirtiéndose en astronauta año y medio después, en julio de 1991. Voló en las STS-54, STS-64, STS-78, STS-101 y sirvió a bordo de la Estación Espacial Internacional como miembro de la Expedición 2. Veterana de 5 vuelos espaciales, Helms contabilizó 5.064 horas en órbita, incluyendo un paseo espacial de 8 horas y 56 minutos que a mediados de julio de 2002 supuso récord mundial.
Susan Helms batió el récord del paseo espacial más largo (casi 9 h).