เฮลเบิร์กเกิดในวันที่ 9 ธันวาคม ค.ศ. 1980 ในลอสแอนเจลิส[3] เขาเป็นบุตรของนักแสดง แซนดี เฮลเบิร์ก และนักคัดเลือดนักแสดง[4] แฮร์เรียต เฮลเบิร์ก[3] เขานับถือศาสนายูดาห์[5]

เฮลเบิร์กเข้าศึกษาที่โรงเรียนครอสโรดส์สกูลในซานตามอนิกา รัฐแคลิฟอร์เนีย ร่วมกับเจสัน ริตเทอร์ ซึ่งกลายมาเป็นเพื่อนร่วมหอพักของเขาในมหาวิทยาลัยนิวยอร์กด้วย[6] เขาเข้าเรียนโรงเรียนศิลปะทิสช์ของมหาวิทยาลัยนิวยอร์ก[7] และฝึกงานที่บริษัทแอตแลนติกเธียเตอร์[4]