Елена Ивановна Полонская родилась в местечке Селец Владимир-Волынского уезда Волынской губернии (ныне — село Селец Владимир-Волынского района Волынской области Украины), где её родители — Иван и Евгения Полонские (из российского дворянского сословия) — владели небольшим имением.
В 1920 году закончила Луцкую женскую гимназию на «отлично».
В 1920—30-х годах — активная участница Русского студенческого христианского движения.
В 1928 году закончила физико-математический факультет Университета Яна Казимира во Львове.
В 1932—1934 годах — сверхштатный ассистент Астрономической обсерватории Варшавского университета.
В 1934 году защитила в Варшаве докторскую диссертацию на тему «O ruchu planetocentrycznym komet» («О планетоцентрическом движении комет»), получив учёную степень и звание доктора философии.
В 1936 году вышла замуж за Льва (Леона) Казимирчака — учёного-ихтиолога, сотрудника Варшавского университета.
14 мая 1937 года родила сына Сергея (названного так в честь своего духовного отца, прот. Сергия Булгакова).
В 1940—1941 годах — старший научный сотрудник Астрономического института при Львовском университете.
9 мая 1945 года — приехала с матерью и сыном из Польши в СССР на постоянное место жительства.
В 1945—1948 годах — старший преподаватель Херсонского пединститута (математический анализ и астрономия).
7 июля 1948 года — скоропостижная смерть сына Сергея.
С 1948 года — научный сотрудник, затем старший научный сотрудник Института теоретической астрономии АН СССР в Ленинграде.
В 1950 году защитила кандидатскую диссертацию; присвоена учёная степень кандидата физико-математических наук. По совместительству зачислена штатным преподавателем в Ленинградский педагогический институт им. М. Н. Покровского.
В ноябре 1951 года в связи с кампанией по «чисткам» в борьбе с «врагами народа» уволена с места работы под формальным предлогом «сокращение штата».
В 1952 году арестована по подозрению в «шпионской деятельности», с января по август находилась в местах заключения МГБ СССР. Была оправдана и отпущена на свободу за отсутствием доказательств.
В 1953—1956 годах была доцентом кафедры высшей математики Одесского педагогического института.
В 1956 году вернулась в Ленинград и продолжила работать в Институте теоретической астрономии АН СССР.
С 1964 года — член Международного астрономического союза.
В 1968 году защитила докторскую диссертацию; присвоена учёная степень доктора физико-математических наук.
В 1968 году стала лауреатом премии АН СССР им. Ф. А. Бредихина, присуждённой «за обширную серию работ за период 1961—1968 гг., посвящённых построению численных теорий движений короткопериодических комет, проблеме эволюции их орбит в вековом масштабе и исследованию прохождения комет».
В 1967—1985 годах принимала активное участие в организации и проведении всесоюзных и международных астрономических семинаров и симпозиумов.
С 1970 года — активный член общества Советско-Польской дружбы (в частности, сопровождала известного польского пианиста Витольда Малцужинского в его гастрольных поездках в Ленинграде).
С 1972 года — почётный член Всесоюзного общества слепых (в частности, принимала участие в издании трудов по высшей математике и программированию на шрифте Брайля).
В 1976—1978 годах была председателем научной группы по динамике малых тел при Астрономическом совете АН СССР.
С 1980 года активно работала в области истории Русской Церкви и библеистики (оригинальные сочинения и переводы — Е. И. Казимирчак-Полонская хорошо владела польским, французским и немецким языками).
В 1987 году приняла монашеский постриг с именем Елена.
К концу жизни Елена Ивановна почти полностью утратила зрение, но, имея блестящую память, прочла курс общедоступных лекций о жизни и творчестве прот. Сергия Булгакова в Ленинградских духовных школах. Тексты своих последних научных трудов она диктовала помощникам.
Скончалась 30 августа 1992 года. Похоронена на кладбище астрономов на территории Пулковской обсерватории под Санкт-Петербургом.
Основные научные работы Казимирчак-Полонской посвящены изучению движения малых тел Солнечной системы, в частности, эволюции кометных орбит. Особое внимание она уделяла короткопериодическим кометам. Елена Ивановна установила, что характерными закономерностями движения таких комет являются их сближения с большими планетами, в основном с Юпитером. Установив, что ряд комет из семейств Сатурна и Урана захватываются Юпитером, она определила типы изменений кометных орбит.
Опубликовала историю исследований движения комет и их сближений с Юпитером за 200 лет; поставила новые задачи по исследованию движения небесных тел с применением ЭВМ.
Разработала новый эффективный метод численного интегрирования дифференциальных уравнений движения малого тела с переменным шагом (с учётом всех планетных возмущений и негравитационных эффектов), на основе которого исследовала движение кометы Вольфа на интервале между 1884 и 1973 годами с высокой точностью. Построила точную численную теорию движения кометы Ашбрука-Джексона за 1949—1979 годы.
Исследовала эволюцию орбит около 40 короткопериодических комет с учётом всех ощутимых планетных возмущений в период с 1660-го по 2060 годы. Показала, что сближения комет с Юпитером и Сатурном представляют собой не редкие, случайные явления (как считали ранее), а подчинены сложным закономерностям. Определила общие закономерности эволюции и трансформации кометных орбит. Предложила новую численную теорию многоступенчатого захвата комет внешними планетами на протяжении больших промежутков времени и подтвердила её рядом примеров.
Совместно с И. С. Астаповичем, Н. А. Беляевым и А. К. Терентьевой впервые исследовала возмущённое движение метеорного роя Леонид в период 1700—2000, а также других роев, выявила детали их строения, правильно предсказала момент максимальной интенсивности Леонид в 1966 году.
С момента своего обращения от атеизма к христианству в юности, Елена Ивановна всю жизнь была глубоко религиозным человеком.
В 1923 году она принимала участие в работе первого съезда Русского студенческого христианского движения (РСХД) в г. Пшерове (Чехословакия). В 1926—1928 годах была активным членом РСХД и его представительницей в Польше и Белоруссии. Редактировала религиозно-политический журнал «На рубеже».
Была участницей летних апологетических курсов в Париже, основанных прот. Сергием Булгаковым (её духовным отцом). Посещала занятия в Свято-Сергиевском православном богословском институте.
В 1952 году за свои идейно-религиозные убеждения и миссионерскую деятельность была репрессирована по доносу священнослужителя, нарушившего тайну исповеди.
В 1970-х годах ею были организованы два тайных миссионерских кружка на дому для занятий с молодёжью и представителями среднего и старшего поколения (чтение и толкование Евангелия, доклады по апологетике, патристике, истории Церкви, беседы на различные духовно-религиозные темы). Некоторые из членов этих кружков впоследствии стали священнослужителями.
В 1980-х годах по благословению митрополита Ленинградского и Новгородского Антония (Мельникова) написала исследование о жизни и творчестве своего духовного отца, прот. Сергия Булгакова. В это же время по благословению ректора Ленинградских духовных школ архиепископа Выборгского Кирилла (теперь Патриарха Московского и Всея Руси) ею были переведены на русский язык несколько богословских сочинений зарубежных теологов.
В 1987 году по благословению митрополита Ленинградского и Новгородского Алексия (Ридигера) приняла монашеский постриг; монашеское облачение вместе со своим благословением на постриг ей прислал давно и хорошо её знавший старец Псково-Печерского монастыря архимандрит Иоанн (Крестьянкин).
В 1988—1989 годах прочла курс лекций о прот. Сергии Булгакове в созданной ею общине во имя преподобного Сергия Радонежского в стенах Ленинградской духовной академии.