Tom Hellebuyck studeerde in 2006 af als dierenarts aan de Faculteit Diergeneeskunde van de Universiteit Gent. In datzelfde jaar trad hij in dienst als assistent aan de Afdeling Pluimvee, Bijzondere Gezelschapsdieren en Proefdieren van de Faculteit Diergeneeskunde. Hij was tijdens deze periode verantwoordelijk voor de klinische consultaties van bijzondere dieren en deed onderzoek naar bacteriële infecties bij hagedissen. Hij behaalde zijn doctoraat in de diergeneeskundige wetenschappen in 2012. In 2013 werd hij Diplomate van het European College of Zoological Medicine (ECZM) en aangesteld als kliniekhoofd aan de Afdeling voor Pluimvee en Bijzondere Diersoorten.
Naast de organisatie van de kliniek en opleiding van studenten en klinische dienstverlening voor de bijzondere diersoorten, voert hij onderzoek uit naar infectieuze en niet-infectieuze aandoeningen bij reptielen en vogels. Tom Hellebuyck is auteur of medeauteur van meerdere publicaties in nationale en internationale wetenschappelijke tijdschriften, is een regelmatig spreker op internationale symposia en congressen en geeft advies aan verschillende overheidsinstanties