Как и его отец, Гельмут служил в датской армии, но в 1822 году он перешел на прусскую военную службу, а через год поступил в Военную академию в Берлине, начальником которой был в это время К. Клаузевиц.
В 1826 году после окончания с отличием академии Мольтке вернулся в свой полк. В начале 1827 года он был назначен начальником дивизионной школы, в которой вел подготовку фенрихов (прапорщиков) с таким знанием дела, что его уже в 1828 году причислили к генеральному штабу, а в 1833 году перевели работать в него.
В 1835 году Мольтке в звании капитана совершил большое путешествие на Восток. В Константинополе он был представлен султану Махмуду II и по его просьбе остался в качестве инструктора в турецкой армии. Здесь он принял участие в реорганизации турецкой армии, руководил работами по укреплению Рущука, Силистрии, Варны и Шумлы и в 1839 году участвовал в походах на курдов и египтян в Сирию.
После смерти Махмуда II в 1839 году Мольтке вернулся в Пруссию, где получил назначение в штаб 4-го армейского корпуса.
В 1848 году Мольтке был назначен начальником отделения большого генерального штаба, а в августе того же года – начальником штаба корпуса, командиром которого был принц Вильгельм Прусский (будущий император Вильгельм I).
Принц быстро оценил знания и жажду деятельности своего начальника штаба, их обоих сблизили мечты о войне для обновления и расширения Пруссии. По инициативе Мольтке в Магдебургском офицерском собрании была организована военная игра, которая смогла проявить всю эрудицию Мольтке и его удивительную способность к разрешению любых стратегических и организационных вопросов.
В 1850 году Мольтке был произведен в подполковники, в 1851-м – в полковники, а четыре года спустя – в генерал-майоры с назначением сопровождать сына наследного принца Вильгельма принца Фридриха (впоследствии императора Фридриха III) в Санкт-Петербург, Москву, Париж и Лондон. Это путешествие дало Мольтке возможность изучить быт, нравы и обычаи важнейших дворов Европы, увидеть и оценить их армии и командный состав.
