Er absolvierte eine Mechanikerlehre und ging mit 17 Jahren in die USA. Dort wurde er Vorarbeiter in der Singer-Nähmaschinenfabrik, später Monteur in einem New Yorker Autoreparaturbetrieb und Rennfahrer. Im Labor von Thomas Alva Edinson verbessert er die Phonographenwalzen. 1904 kehrte Hirth nach Deutschland zurück und übernahm nach dem Besuch der Stuttgarter Baugewerkeschule in England die Leitung der Filiale der Fortunawerke seines Vaters. Angeregt durch Lilienthals Buch "Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst" wurde er kurzzeitig Werkmeister beim Flugpionier August Euler in Darmstadt, trennte sich jedoch 1909 wieder von ihm und baute sich eine Kopie des Blériot-Eindeckers, den er aber, trotz Versuchen mit verschiedenen Motoren, nicht zum Fliegen brachte. Nach einer Flugausbildung in Wien bei Illner auf dem Etrich-Eindecker kehrte er im März 1911 nach Johannisthal zurück, erwarb am 11.3.1911 das deutsche Flugzeugführerpatent Nr. 79 und wurde bei Edmund Rumpler Chefpilot. 1912 trat Hirth als technischer Direktor in die Albatroswerke in Johannisthal bei Berlin ein, gewann im selben Jahr fast alle großen Flüge und stellte mit 4 420 Metern einen neuen Höhenweltrekord auf. Zu Beginn des Ersten Weltkrieges war er Leutnant bei der Jagdstaffel Boelcke, wurde jedoch auf Intervention von Graf Zeppelin für die Entwicklung von Riesenflugzeugen freigestellt. Hirth übernahm die technische Leitung und flog 1915 das erste Riesenflugzeug, die Gotha RI, ein. Er arbeitete als Fluglehrer für diese Flugzeuge und befaßte sich mit dem Motorenbau. 1920 gründete er mit Hermann Mahle die Firma "Elektronmetall GmbH", die aus der Aluminium-Magnesium-Legierung Elektron Kolben, Flugzeugbremsräder sowie Luft- und Ölfilter herstellte. Neben Motoren für Motorräder baute er das Ganzmetall- Leichtflugzeug „Spatz“. 1931 gründete Hirth in Stuttgart-Zuffenhausen die Hirth-Motoren GmbH, deren Motoren damals in vielen Flugzeugen Verwendung fanden. 1936 wurden in diesem Werk die ersten Strahltriebwerke der Welt gebaut. Im Alter von 52 Jahren starb Hellmuth Hirth an den Folgen eines Leberrisses, den er sich während des Krieges bei einem Flugzeugabsturz zugezogen hatte