Sammen med sin yngre bror Michael Heltzen ble Poul i 1729 immatrikulert ved universitetet i København. I 1733 mottok brødrene et kongelig reisestipendium for å studere berg- og forstvitenskap i Tyskland, en reise som varte i 7 år. En sterk pådriver for brødrenes studieretning antas å være deres tante Anna Krefting, født Vogt, som eide og drev Bærums Verk. I utstedelse av et kongelig reisepass og i kongelig anbefaling til flere tyske fyrster var deres navn endret til Heltzen. Dette ble siden antatt som familienavn, også av deres søstre Anne-Cathrine g.m. Peder Leuch og Cathrine g.m. Niels Leuch til Bogstad. Både den danske og norske slekt Heltzen nedstammer fra Poul Heltzens sønn berghauptmann Christian Ernst Heltzen, og dennes 3 sønner; sorenskriver Paul Frederik Michael Heltzen, sogneprest Iver Ancher Heltzen og oberst kammerherre Christian Ludvig Gustav von Heltzen.