Helmer Hanssen deltok på de tre første av Roald Amundsens polarekspedisjoner og var med i femmannsgruppen som nådde Sydpolen som de første 14. desember 1911.
Hanssen vokste opp i Bjørnskinn på sørsiden av Andøya. Fra 11-årsalderen kombinerte han gårdsarbeid med fiske sammen med faren. I årene 1894–98 drog han på Ishavet etter småhval og på selfangst. Han fikk styrmannssertifikat i Kristiansund 1897 og deltok samme år i Henry J. Pearsons britiske ekspedisjon til Novaja Semlja. Før turen startet, var han i Sandefjord (der ekspedisjonsskuta lå) og traff der Roald Amundsen, som holdt på med forberedelsene til den belgiske Belgica-ekspedisjonen til Antarktis. Året etter var Hanssen skipper på en selfanger før han seilte fem år i vekslende kyst- og utenriksfart, bl.a. for Vesteraalens Dampskibsselskab.
Helmer Hanssen ble ansatt som styrmann på Roald Amundsens ekspedisjon gjennom Nordvestpassasjen med skuta Gjøa 1903–06, etter å ha blitt anbefalt av apoteker Zapffe i Tromsø, og dermed startet en 18 år lang og nær tilknytning til Amundsen. På denne ekspedisjonen lærte Hanssen hundekjøring, noe som han senere kom til å få stor nytte av.
Etter Gjøas hjemkomst fikk Hanssen jobb som tolloppsynsmann i Tromsø, men han tok fri for å delta i Amundsens neste ekspedisjon 1910–12. Ferden skulle offisielt gå til Arktis, men Helmer Hanssen og de andre i mannskapet fikk på Madeira vite at Amundsen hadde bestemt seg for å forsøke å nå frem til Sydpolen med hundesleder før konkurrenten Scott nådde dit bl.a. ved hjelp av motorsleder. Under ledelse av Amundsen la Hanssen, Olav Bjaaland, Sverre Hassel og Oscar Wisting ut fra basen Framheim 20. oktober 1911 med 4 sleder og 52 hunder. På fremstøtet mot polen kjørte Hanssen den ledende hundesleden hele veien, bortsett fra den aller siste biten, da han overlot til Amundsen å være den første til å nå polpunktet 14. desember. Etter fire dagers opphold returnerte de fem til Framheim 25. januar 1912.
Helmer Hanssen ble forfremmet til skipper på Amundsens skip Maud til ferden gjennom Nordøstpassasjen 1918–20, men forholdet mellom ham og Amundsen surnet under denne frustrerende reisen, og Hanssen ble avmønstret sammen med andre av mannskapet da Maud nådde Nome i Alaska. Etter avskjedigelsen i Nome måtte Hanssen arbeide med industriell gullgraving for å tjene pengene til billetten hjem.
På grunn av sin tilknytning til Amundsen er Hanssen regnet for en av Tromsøs store sønner, og det vakte bestyrtelse da nye arkivundersøkelser 1995 viste at han var blitt avskjediget av Amundsen uten ære midt under Maud-ekspedisjonen; ifølge Amundsen hadde forfremmelsen til skipper gått Hanssen til hodet. Under den siste vinteren om bord hadde imidlertid Hanssen foretatt en meget strabasiøs hundesledereise fra vinterhavnen ved Ayonøya til nærmeste fungerende telegrafstasjon i Anadyr ved Beringhavet og tilbake, en distanse på ca. 4000 km som tok 6 ½ måneder. Dette var antakelig rekord for sledeferder til da; sydpolturen var på 3000 km og tok 99 dager.
Helmer Hanssen var nå ferdig med Amundsen, men ikke med polarekspedisjoner. Han deltok som hundekjører på Oxford University Spitsbergen Expedition 1924 og krysset Nordaustlandet sammen med lederen George Binney. 1926 assisterte han en tysk filmekspedisjon på Svalbard og Nordøst-Grønland. På denne turen møtte han den amerikanske polarfareren Richard Byrd, men sa nei takk til å være med ham på en ny antarktisekspedisjon. 1928 forlot Hanssen Tolletaten og var deretter sjøkyndig besiktigelsesmann i skipskontrollen i Tromsø til han gikk av 1940.
Helmer Hanssen var formann i Tromsø Skipperforening i seks år. 1906 ble han utnevnt til ridder av St. Olavs Orden for sin deltakelse i Gjøa-ferden, og etter hjemkomsten fra sydpolferden fikk han Sydpolmedaljen 1912. Han døde i Tromsø 1956 og ble gravlagt fra Tromsø domkirke på statens bekostning.