En 1995, Helton se matriculó en la Universidad de Duke y se convirtió en asistente graduado del equipo de fútbol americano de los Duke Blue Devils a las órdenes de Fred Goldsmith. Helton fue promovido como entrenador de corredores en 1996.
Helton se unió a su padre en Houston para ser entrenador de corredores en 1997 y permaneció en esa posición hasta 1999, la última temporada de Kim Helton como entrenador en jefe.
Después de dejar Houston, Helton se unió al personal de Rip Scherer en Memphis también como entrenador de corredores. Helton permaneció en el personal bajo el nuevo entrenador Tommy West, que sustituyó a Scherer en 2001, y pasó a entrenar a los receptores en 2003. En 2007, Helton fue ascendido a coordinador ofensivo y entrenador de quarterbacks. Entre los jugadores que Helton entrenó en Memphis se encuentran DeAngelo Williams, elegido en la primera ronda del draft de la NFL en 2005, y Duke Calhoun, elegido por la Conferencia USA como jugador de primer año en 2006.
Helton fue contratado por la USC para ser entrenador de quarterbacks en 2010 bajo la dirección de Lane Kiffin. En 2013, fue ascendido a coordinador ofensivo. Helton se desempeñó como entrenador en jefe interino del equipo durante su juego de tazón después de que su anterior entrenador en jefe interino, Ed Orgeron, renunció tras la contratación de Steve Sarkisian. El 11 de octubre de 2015, volvió a ser el entrenador jefe interino de los Trojans después de que el entrenador jefe Steve Sarkisian se tomara una licencia, y posteriormente fuera despedido. El 30 de noviembre de 2015, la USC retiró la etiqueta de interino y nombró a Helton como entrenador jefe permanente. Después de que Helton fuera nombrado entrenador principal permanente, USC perdió sus 2 últimos partidos de la temporada 2015 contra Stanford en el juego del campeonato de la Pac-12 y contra Wisconsin en el Holiday Bowl. En la primera temporada completa de Helton como entrenador en jefe, USC comenzó 1-3 con derrotas ante Alabama, Stanford y Utah, pero luego ganó sus últimos 8 partidos de la temporada regular de 2016, así como el Rose Bowl contra Penn State para terminar la temporada con un récord de 10-3 y el tercer lugar en la encuesta de AP.