El 14 de septiembre de 2011 debuta en la Categoría Primera A en la derrota 2-1 en su visita al Rionegro Águilas.
Su primer gol como profesional lo hizo el 21 de junio de 2012 se lo marcó al Deportivo Pasto marcando en el empate a un gol, en un compromiso por la Copa Colombia.

Para enero de 2014 es vendido a La Equidad comprando todo su pase. Debuta en el club Asegurador el 8 de febrero de 2014 en la victoria como visitantes 1-3 en la cancha de Envigado F. C.. Jugaría solo 15 partidos en el club bogotano.

Para mitad de 2014 vuelve al club Deportivo Cali donde debuta con derrota por la mínima el 2 de julio frente al Cortuluá.
El 26 de octubre marca el gol de la victoria 3 a 2 en el Estadio Manuel Murillo Toro frente al Deportes Tolima, vuelve a marcar gol en el mismo estadio el 29 de noviembre esta vez en la derrota 4-2. En la siguiente fecha de nuevo marca en el empate a dos goles frente a Rionegro Águilas donde también saldría expulsado.

Se coronó campeón de la Liga Águila I el 7 de junio de 2015 ante el Independiente Medellín ganando en el global por 2 a 1 jugando los dos partidos.

Marca de nuevo un gol dos años después el 15 de septiembre de 2016 en el empate a dos goles en su visita a Santa Fe.

El 7 de enero de 2017 es presentado como nuevo jugador del Club Brujas de la Primera División de Bélgica , comprando el 80% de su pase firmando contrato hasta el año 2020.^[2]​ Debuta de manera oficial el 22 de enero jugando los últimos 28 minutos en la goleada 3 a 0 en su visita al Standard Lieja.

Debutó en la Liga de Campeones de la UEFA el 26 de julio de 2017 en la tercera fase previa en el empate a 3 a 3 contra Estambul Başakşehir F. K. Pasó un año en el equipo belga, con un registro de 21 partidos jugados, 14 como titular.

El 16 de enero de 2018 es oficializado como nuevo jugador del Atlético Nacional de la Categoría Primera A.^[3]​ Su primer gol lo marca el 16 de septiembre de 2018 en la victoria 3 por 1 sobre Envigado FC. Vuelve y marca el 21 de octubre de 2018 para darle la victoria por la mínima en el clásico contra el Deportivo Independiente Medellín .

En el mes de noviembre de 2020 rescindió su contrato con Atlético Nacional, equipo del que llegó a ser unos de los capitanes.^{[cita requerida]}

El 4 de febrero de 2021 firmó por el Elche C. F. de la Primera División de España hasta el final de la temporada para volver a coincidir a las órdenes de Jorge Almirón.^[4]​ Debuta el 17 de marzo como titular en la derrota 2 por 0 contra el Sevilla FC.

BIENVENIDOS PALACIOS! Cruzeiro informa que firmó un precontrato con el defensa colombiano Helibelton Palacios, con vigencia de julio de 2023 a diciembre de 2025.

A principios del próximo mes, el atleta se someterá a pruebas en el Club, para iniciar su carrera con la camiseta del Cruzeiro.^[5]​

En febrero de 2025 es anunciado como nuevo jugador de Millonarios cedido desde Cruzeiro hasta diciembre de 2025.^[6]​

Participó en los Juegos Olímpicos de Río de Janeiro 2016 con la selección de fútbol sub-23 de Colombia donde jugó tres partidos. La selección llegó a la instancia de cuartos de final donde fue eliminada por los locales

Fue convocado por primera vez a la selección de Colombia absoluta el 28 de agosto de 2015 para los amistosos de preparación a las Eliminatorias de Rusia 2018 contra la selección de fútbol de Perú.^[7]​ Debutó el 17 de noviembre como titular en la derrota 1-0 frente a la selección argentina.

El 28 de agosto de 2018 volvió a ser convocado para los amistosos ante la selección de Venezuela y la selección argentina por el DT encargado Arturo Reyes Montero. Vuelve y juega con la selección el 7 de septiembre en la victoria 2 por 1 sobre Venezuela ingresando en el segundo tiempo por Santiago Arias.

(*) Incluyendo la selección.

•   Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Helibelton Palacios.
• Ficha en Soccerway
• Ficha en fichajes
• Ficha en fifa Archivado el 17 de abril de 2016 en Wayback Machine.