Hjertholm ble uteksaminert fra Arkitektavdelingen ved Norges Tekniske Høyskole i 1957. Under studiene arbeidet han hos Bergensarkitekten Peter Helland-Hansen. I 1958-61 bodde han i Danmark og arbeide hos Jørn Utzon og deltok i blant annet i prosjekteringen av Operahuset i Sydney. Han kjøpte også et av Romerhusene i Helsingør, som han senere oppgir som en viktig referanse for hans egne arbeider.