Ganadora del premio Emmy y nominada al Globo de Oro protagoniza actualmente la cuarta temporada CSI Las Vegas, por la cual ha conseguido dos nominaciones al Emmy.

Recientemente, Helgenberger apareció en dos telefilmes: en el controvertido Thanks of a Grateful Nation, interpretó a la hermana de un hombre (Steven Weber) que sufre un tumor cerebral terminal tras volver de la Guerra del Golfo. Después co-protagonizó con Ann-Margret Happy Face Murder como una detective que investiga un muy perturbador y confuso caso de asesinato.

Su papel revelación como K.C. en Playa de China le valió un premio Emmy en 1990. En 1997, co-protagonizó un arco de cuatro episodios en Urgencias donde mantenía un idilio con George Clooney. Sus otros créditos de televisión incluyen Murder Live, con David Morse y Teri Garr; la miniserie de Stephen King Los Tommyknockers; un episodio de Fallen Angels dirigido por Tom Hanks y el cortometraje nominado al Oscar® Partners, así como el telefilme The Gold Coast, junto a David Caruso -ambos proyectos dirigidos por Peter Weller.

Helgenberger vive en Los Angeles, con su esposo, el actor Alan Rosenberg, y su hijo, Hughie.