Vuoden 2002 talviolympialaisissa Salt Lake Cityssä Hjelmeset hiihti pronssille 50 kilometrin perinteisen tyylin kisassa. Vuoden 2005 Oberstdorfin MM-hiihdoissa hän saavutti toisen viestimaailmanmestaruutensa Estilin, Lars Bergerin ja Tore Ruud Hofstadin kanssa sekä saavutti 50 kilometrillä pronssia. Vuoden 2007 Sapporon MM-kisoissa Hjelmeset voitti 50 kilometrin perinteisen tyylin kisan loppukirikamppailussa Estiliä vastaan. Liberecin MM-kilpailuissa 2009 hän hiihti toisen osuuden kultaa voittaneessa Norjan viestijoukkueessa. Vancouverin olympialaisissa 2010 Hjelmeset hiihti toisen osuuden Norjan hopeaa saavuttaneessa viestijoukkueessa.