Hellestveit var stipendiat ved juridisk fakultet, Norsk senter for menneskerettigheter ved UiO (2005–2010), og var juridisk seniorrådgiver og forsker ved International Law and Policy Institute (2012–2016). Hellestveit har arbeidet for Forsvaret og Norsk utenrikspolitisk institutt. Hun har vært gjesteforsker ved tenketanken Atlantic Council (2016–2017) i Washington, D.C, og Max Planck-instituttet for folkerett i Tyskland. Hun er medlem av International Society for Military Law and the Laws of War (ISMLLW) og var ISMLLWs internasjonale rapporteur om regler for stridighetene 2008–2010.