Во время Первой мировой войны командовал эскадрильей на Ближневосточном театре военных действий.

После окончания войны продолжил службу: числился в пехотных и авиационных частях рейхсвера Веймарской республики. 4 февраля 1938 года ему было присвоено звание генерала авиации.

К началу Второй мировой войны командовал 2-м воздушным флотом люфтваффе. 12 января 1940 года был уволен с военной службы из-за Мехеленского инцидента и заменён Альбертом Кессельрингом. Репутация его сыновей, также военнослужащих люфтваффе, была запятнана. В попытке реабилитировать свою семью вступил в Национал-социалистическую немецкую рабочую партию.

В мае 1941 года Верховное командование вермахта назначило Хельмута Фельми командиром секретной миссии «Sonderstab F», которая окончилась провалом в Королевстве Ирак. Хотя был генералом авиации, он не отвечал за командование авиационного соединения «Sonderstab F». Миссия продолжалась с 20 мая по 20 июня 1941 года. Хельмут Фельми осуществлял контроль над миссией в Ираке из оккупированной Греции.

После провала миссии в Ираке Хельмут Фельми был назначен командующим группой армий в Южной Греции. С 1942 по 1943 год оставался в Греции и командовал «подразделением специального назначения», названным в его честь (z. B. V. Felmy). С 1943 по 1944 год он командовал 68-м армейским корпусом германской армии. В конце 1944 года 68-й армейский корпус был переброшен из Греции в Югославию. С 1944 по 1945 год командовал 34-м армейским корпусом. В 1945 году 34-й корпус потерпел поражение во время общего наступления югославских партизан в марте и апреле.

. В 1948 году во время Процесса по делу о заложниках в Нюрнберге был осужден за военные преступления в Греции и приговорён к 15 годам лишения свободы. Приговор был пересмотрен Дэвидом Пеком и его освободили досрочно 15 января 1951 года. 14 декабря 1965 года Хельмут Фельми умер в Дармштадте, Западная Германия.