Heltzen var sønn av oberst kammerherre Christian Ludvig Gustav von Heltzen og Marie Elisabeth, f. baronesse Knuth av Conradsborg (1789 – 1865); datter av lensbaron Adam Christopher Knuth av Conradsborg og Juliane Maria f. baronesse Brockdorff av Scheelenborg. Heltzen eide de adelige godsene Søgård og Aartoft i Lundtoft Herred (Syd-Jylland), og herregården Landkilde ved Odense. Heltzen var gift med Cathrine Elisabeth von Stemann (1830–1923), datter av stiftamtmann Christian Ludvig von Stemann (1791–1857). Heltzen var fetter til den norske statsministeren i Stockholm (1841 – 1858) Frederik Gottschalk Heltzen Due, fetter til den norske «statsforfatter» og statsrevisor Peder Krabbe Gaarder, nevø av den norske Stortingsmann Paul Frederik Michael Heltzen og grand-nevø av førstestatsråd (statsminister) og finansminister i Norge 1814 general Frederik Gottschalk von Haxthausen.