Hellestveit har særlig arbeidet med krigens folkerett, menneskerettigheter i væpnet konflikt, menneskerettigheter i islam og og folkerettslig regulering av ny teknologi. Hun var uavhengig ekspert i CCW i 2016 (autonome våpen), og deltok i 2020-2022 på et EU-finansiert forskningsprosjekt om autonome landbaserte våpensystemer. Hun har utgitt bøker og artikler innen krigens folkerett, samt sakprosabøker om krigen i Syria, krigen i Jemen og krigen i Ukraina. Hellestveit har også i mange år fungert som utenrikspolitisk kommentator i media, blant annet som fast spaltist i (2006–2014 og fra 2021), (2016–2017) og (fra 2020).