Helmesem przed sezonem 2007/2008 interesowało się wiele niemieckich zespołów, jednak młody napastnik ostatecznie zdecydował się pozostać w Kolonii.
Latem 2008 po awansie Köln do pierwszej ligi odszedł na zasadzie wolnego transferu do Bayeru 04 Leverkusen. W sezonie 2008/2009 w 34 meczach zdobył 21 goli, co dało mu czwarte miejsce w klasyfikacji najlepszych strzelców za Grafite, Edinem Džeko i Mario Gómezem. Po zakończeniu ligowych rozgrywek Helmes zerwał wiązadła w prawym kolanie i musiał poddać się operacji. Do gdy miał powrócić na przełomie 2009 i 2010. W sezonie 2009/2010 zagrał tylko w 12 ligowych meczach, w tym 2 w podstawowym składzie. W 2013 roku w barwach Köln zagrał swój 300 oficjalny mecz w karierze.
Kariera reprezentacyjna Sześć tygodni po powrocie do treningów po złamaniu nogi, Joachim Löw zdecydował się powołać Helmesa do składu reprezentacji Niemiec, w której zadebiutował 28 marca 2007 w spotkaniu towarzyskim przeciwko reprezentacji Danii, zmieniając w 80. minucie Jana Schlaudraffa. Po raz pierwszy w wyjściowym składzie Helmes pojawił się 12 września w meczu z Rumunią na stadionie w Kolonii.