Die Geschichte der Entstehung von Helene-und Katjasee ist untrennbar verbunden mit der Geschichte des Braunkohleabbaus in und um Frankfurt/Oder.

Erste Braunkohlefunde in der Umgebung von Frankfurt/Oder wurden bereits im Jahre 1756 erwähnt. Der Gutsbesitzer Georg Rudolf von Stranz zeigte damals einen Braunkohlefund in der Nähe von Petershagen an.

Nachdem eine wirtschaftliche Nutzung der Abbaugebiete im Norden von Frankfurt/Oder (Grube Vaterland) Ende des 19. Jahrhunderts nicht mehr lohnte, wurden südlich von Frankfurt/Oder Probebohrungen durch die Berliner Bergbau AG durchgeführt. Da diese erfolgreich verliefen, wurden am 19.10.1875 acht Grubenfelder in der Gemarkung Brieskow-Finkenheerd verliehen.  Im Jahr 1906 wurden dann noch einmal sieben weitere Felder in diesem Gebiet verliehen.  In dieser Zeit war die Frankfurter Region eines der wichtigsten Zentren des Kohleabbaus in Deutschland, das sogar der Niederlausitzer Kohleregion ein ernsthafter Konkurrent war.
Die Bergbauberechtigungen gingen iim Jahre 1907 an die Frankfurt-Finkenheerder Braunkohle AG über.  Der Betriebszeitraum im Finkenheerder Revier erstreckte sich von 1906 bis 1959.

Der Abbau in der Grube „Katja-West“ begann im Jahr 1932 und endete im Jahr 1948. Der Abbau in den Gruben „Helene Nord/Mitte“ begann im Jahr 1943 und endete 1958. Hier lag die Kohle relativ flach unter der Erdoberfläche (20-25m). Die Abbaggerung des Schachtes „Helene Nord“ begann im Jahre 1943 mit einem Verbindungsschnitt zum auslaufenden Tagebau „Katja“. Dieser Verbindungsschnitt ist noch heute als „Kongo-Kanal“ die Verbindung zwischen Katja- und Helenesee. Mittels  Zugbetrieb  wurde der Abraum durch diese Verbindung von Helene zum Katja-Schacht transportiert. Später wurde der Abraum auf eine noch heute sichtbare Hochhalde aufgeschüttet. Nach dem Ende des 2. Weltkrieges standen die unteren Teile des Flözes „Helene“ unter Wasser und die oberen in Flammen. Schon im Mai 1945 wurden zuerst der Tagebau „Katja“ und später der Tagebau „Helene Nord“ wieder in Betrieb genommen.  Ende 1948 wurde der Tagebau „Helene Mitte“ neu erschlossen. Die tiefste Stelle betrug in der Muldenmitte 86 m.

Als sich der Abbau im Teilfeld „Helene-Süd“, nicht zuletzt durch massive Grundwassereinbrüche,  als unwirtschaftlich erwies, wurde der Abbau im gesamten Tagebau „Helene“ 1958 eingestellt. Im darauffolgenden Jahr wurde der Abbau im gesamten Revier Brieskow-Finkenheerd eingestellt.  Der Tagebaubetrieb wurde ohne Plan zur Wiedernutzbarmachung der Restlöcher eingestellt. Durch den schnell steigenden Grundwasserspiegel (bis 50cm im Monat) kam es zu massiven Fliessrutschungen und Böschungsabbrüchen. Dadurch verflachte der Seeboden relativ schnell .

Erst 1960 wurde mit konkreten Massnahmen zur Umgestaltung der ehemaligen Tagebaurestlöcher zur Nutzung als Naherholungsgebiet begonnen. In jenem Jahr wurde das Gebiet um  Katja- und Helenesee zum Landschaftsschutzgebiet erklärt.  Die Ufer der Nord – und Westseite sind seit 1975 in grossen  Abschnitten mittels Planiertechnik und Hydromonitoren zur Einrichtung von Badestränden abgeflacht worden.

Heute ist der Helenesee eines der bekanntesten Tauchgewässer der neuen Bundesländer. Aus der Zeit des Bergbaus ist nicht mehr viel übrig geblieben. Über Wasser zeugen noch die Halde im Osten des Helenesees und die Reste von einigen Bauwerken südlich des Katjasees von dieser Zeit. Unter der Wasseroberfläche sind noch Reste von  Kohleflözen zu sehen. Das einzige erhaltene Bauwerk aus der Zeit des Kohleabbaus ist der „Schacht B“. Hierbei handelt es sich um einen geteuften Schacht, der zum Abpumpen des Grundwassers diente. Vor dem Betauchen des Schachtes kann nur gewarnt werden.

Die maximale Tiefe des Helensees liegt heute bei maximal 56m. Die Fläche des Sees beträgt 217 ha. Durch das klare Wasser des Sees und dem damit verbundenen tiefen Lichteinfall reicht der Bewuchs mit verschiedenen Wasserpflanzen bis in eine Tiefe von 20m. Im Laufe der Zeit haben sich, hauptsächlich durch künstlichen Besatz verschiedene Fischarten angesiedelt. Hierzu zählen Hecht, Flussbarsch, Karpfen, Blei, Wels, Steinbeisser, Aal, Plötze, Rotfeder, Kleine Maräne, Schlei. Vor Jahren wurden auch Regenbogenforellen eingesetzt. Von diesen dürfte heute jedoch nichts mehr übrig sein.