«Ты теперь моя подчиненная, медсестра военно-санитарного поезда 122. Я твой начальник Дорфман Владимир Ефремович. Будешь обращаться ко мне «товарищ начальник», но изредка можешь называть Владимиром Ефремовичем. Все.»
Елена Боннэр родилась в 1923 г. в Мерве (сегодня Мары), Туркменистан. Ее мать, Руфь Боннэр, приходилась племянницей редактору и еврейскому общественному деятелю Моисею Клейману. Отцом Елены был Левон Качаров (Качарян). Однако родители Елены разошлись вскоре после ее рождения, и отцом Елена считала вырастившего ее отчима, Геворка Алиханова (Алиханяна), активного деятеля Коммунистической партии. Позже, в Москве, где семья Елены оказалась в 1929 г., Геворк Алиханов занимал влиятельную позицию заведующего отделом кадров в Коминтерне. Его жена, Руфь Боннэр, в эти годы работала в Московском комитете партии.
В мае 1937 г. Алиханов был арестован НКВД и в феврале 1938 г. расстрелян. В декабре 1937 г. арестовали и мать Елены, Руфь. Ее приговорили к восьми годам заключения в ГУЛАГе, с последующей ссылкой и поражением в правах. Родители Елены были реабилитированы в 1954 г., уже после смерти Сталина.
После ареста Алиханова в 1937 г. Елена и ее десятилетний брат переехали жить к бабушке в Ленинград. В 1940 г. Елена окончила среднюю школу и поступила на вечернее отделение факультета русского языка и литературы Педагогического института (ныне Российский государственный педагогический университет) им. А. И. Герцена. Тогда же она окончила курсы медсестер.
В первые дни советско-германской войны в 1941 г. Елена Боннэр была мобилизована как медсестра на фронт, в одну из санитарных «летучек», которые перевозили раненых и эвакуированных из Ленинграда в советский тыл. Во время одного из воздушных налетов в октябре 1941 г. она получила тяжелое ранение и была контужена, после чего два месяца провела в госпиталях на лечении. Результатом ранения стали серьезные проблемы со зрением.
Тем не менее, выписавшись из госпиталя, Елена служила медсестрой в военно-санитарном поезде №122. В 1943 г. она стала старшей медсестрой, а в 1945 г. получила звание лейтенанта медицинской службы. Елена Боннэр закончила войну недалеко от города Инсбрук (Австрия).
В мае 1945 г. она была назначена на должность заместителя начальника медицинской службы саперного батальона на Карело-финском направлении. В том же 1945 г. Елена была демобилизована из-за проблем со здоровьем в результате контузии. В годы войны Елена Боннэр была награждена Орденом Отечественной войны II степени и несколькими медалями.
В 1947 г. Елена становится студенткой Первого Ленинградского медицинского института имени И. П. Павлова. Однако на последнем курсе ее исключают из института за выступление в защиту одного из профессоров, В. В. Закусова, арестованного по «Делу о сионистском заговоре в МГБ». Только после смерти Сталина в марте 1953 г. она получает возможность вернуться в институт и продолжить учебу. Окончив институт, Елена работает участковым врачом, затем педиатром в родильном доме, позже была заведующей практикой и учебной частью медицинского училища в Москве и какое-то время даже работает врачом в Ираке.
Во время учебы в медицинском институте Елена вышла замуж за своего однокурсника Ивана Семенова, родила дочь Татьяну (1950 г.р., с 1977 года проживает в США) и сына Алексея (1956 г.р., с 1978 также проживает в США). С Иваном Семеновым Елена Боннэр развелась в 1965 г.
В 1965 г. Боннэр вступила в ряды Коммунистической партии, что в дальнейшем считала серьезной ошибкой. После «Пражской весны» 1968 г. она переосмыслила свое отношение к советской идеологии и в 1972 г., будучи активной участницей правозащитного движения в Советском Союзе, вышла из партии. В те же годы она познакомилась с академиком Андреем Сахаровым и в 1972 г. вышла за него замуж.
В 1975 г., когда Сахарову была присуждена Нобелевская премия и советские власти отказали ему в разрешении на выезд в Осло, Боннэр, проходившая в тот момент курс лечения в глазной больнице в Италии, представила мужа на церемонии вручения Нобелевской премии в Осло. С 1976 г. Елена входила в число основателей Московской Хельсинкской группы, одной из ведущих правозащитных организаций в СССР.