Nel 1995, Helton si iscrisse alla Duke University e divenne un assistente laureato per la squadra di football dei Duke Blue Devils sotto Fred Goldsmith. Helton fu poi promosso come allenatore dei running backs nel 1996.
Helton raggiunse suo padre a Houston come allenatore dei running backs nel 1997 e rimase in quella posizione fino al 1999, l’ultima stagione di Kim Helton come capo allenatore.
Dopo aver lasciato Houston, Helton si unì allo staff di Rip Scherer a Memphis sempre come allenatore dei running backs. Helton rimase nello staff sotto il nuovo allenatore Tommy West, che sostituì Scherer nel 2001, e passò ad allenare i wide receiver nel 2003. Nel 2007, Helton è stato promosso a coordinatore offensivo e allenatore dei quarterback. I giocatori che Helton ha allenato a Memphis includono DeAngelo Williams, una scelta al primo turno del draft NFL nel 2005, e il 2006 Conference USA All-Freshman Duke Calhoun.
Helton è stato assunto da USC come quarterbacks coach nel 2010 sotto Lane Kiffin. Nel 2013, è stato promosso a coordinatore offensivo. Helton ha servito come capo allenatore ad interim della squadra durante il loro bowl game dopo che il loro precedente capo allenatore ad interim, Ed Orgeron, si è dimesso in seguito all’assunzione di Steve Sarkisian. L’11 ottobre 2015, divenne ancora una volta il capo allenatore ad interim dei Trojans dopo che il capo allenatore Steve Sarkisian prese un congedo, e fu poi successivamente licenziato. Il 30 novembre 2015, USC rimosse l’etichetta ad interim e nominò Helton capo allenatore permanente. Dopo che Helton fu nominato capo allenatore permanente, USC perse le ultime 2 partite della stagione 2015 contro Stanford nel Pac-12 championship game e Wisconsin nell’Holiday Bowl. Nella prima stagione completa di Helton come capo allenatore, USC ha iniziato 1-3 con perdite contro Alabama, Stanford e Utah, ma poi ha vinto le sue ultime 8 partite della stagione regolare 2016 così come il Rose Bowl contro Penn State per finire la stagione con un record di 10-3 e il terzo posto nel sondaggio AP.