În 1995, Helton s-a înscris la Universitatea Duke și a devenit asistent universitar pentru echipa de fotbal Duke Blue Devils sub conducerea lui Fred Goldsmith. Ulterior, Helton a fost promovat ca antrenor de alergători în 1996.
Helton s-a alăturat tatălui său la Houston pentru a fi antrenor de alergători în 1997 și a rămas în această poziție până în 1999, ultimul sezon al lui Kim Helton ca antrenor principal.
După ce a părăsit Houston, Helton s-a alăturat echipei lui Rip Scherer la Memphis tot ca antrenor de alergători. Helton a rămas în staff-ul noului antrenor Tommy West, care l-a înlocuit pe Scherer în 2001, și a trecut la antrenarea receptorilor de bandă în 2003. Până în 2007, Helton a fost promovat la funcția de coordonator ofensiv și antrenor al fundașilor. Printre jucătorii pe care Helton i-a antrenat la Memphis se numără DeAngelo Williams, ales în prima rundă a draftului NFL în 2005, și Duke Calhoun, ales în 2006 în cadrul Conference USA All-Freshman.
Helton a fost angajat de USC pentru a fi antrenor al fundașilor în 2010, sub conducerea lui Lane Kiffin. În 2013, el a fost promovat la funcția de coordonator ofensiv. Helton a ocupat funcția de antrenor principal interimar al echipei în timpul meciului de bowl, după ce antrenorul principal interimar anterior, Ed Orgeron, a demisionat în urma angajării lui Steve Sarkisian. La 11 octombrie 2015, el a devenit din nou antrenor principal interimar al echipei Trojans după ce antrenorul principal Steve Sarkisian și-a luat un concediu de odihnă, iar apoi a fost concediat. La 30 noiembrie 2015, USC a înlăturat eticheta de interimar și l-a numit pe Helton antrenor principal permanent. După ce Helton a fost numit antrenor principal permanent, USC a pierdut ultimele 2 meciuri din sezonul 2015, în fața lui Stanford în meciul de campionat Pac-12 și a lui Wisconsin în Holiday Bowl. În primul sezon complet al lui Helton ca antrenor principal, USC a început cu 1-3, cu înfrângeri în fața celor de la Alabama, Stanford și Utah, dar apoi a câștigat ultimele 8 meciuri din sezonul regulat 2016, precum și Rose Bowl împotriva lui Penn State pentru a încheia sezonul cu un record de 10-3 și locul 3 în sondajul AP.
.