Алёна Бабенко родилась в Кемерово в семье инженера и преподавателя фортепиано. В детстве занималась музыкой и хореографией. Будучи студенткой Томского университета, увлеклась театром и второе образование получила во Всероссийском государственном университете кинематографии имени С.А.Герасимова.

Широкую популярность актрисе принесли ее работы в кино. В 2004 году она сыграла главную роль в фильме Павла Чухрая «Водитель для Веры», за которую получила награды кинофестивалей в Анфлёре и Минске, а также премии «Золотой орел» и «Ника». 

С 2008 года Алёна Бабенко — актриса Московского театра «Современник».

В 2013 году присуждено звание заслуженной артистки России.

Всего фильмография актрисы насчитывает более 90 ролей. Самыми запоминающимися картинами стали «Лебединый рай», «Дети Ванюхина», «Люби меня», «Чёртово колесо», «Свои дети», «Каникулы строгого режима». Работая с легендарным Эльдаром Рязановым, Алена Бабенко создала прекрасные образы в картинах «Андерсен. Жизнь без любви» и «Карнавальная ночь-2». В 2017 году на экраны вышла драма «Мотылек», где актриса выступила в качестве продюсера и сыграла главную роль. Из самых последних работ можно назвать «Вертинский», «Доктор Рихтер» и многие другие.