Die ersten Testflüge fanden im September 1999 mit Batteriebetrieb statt. Der spätere Rekordflug wurde ausschließlich durch Nutzung von Sonnenenergie durchgeführt. Allein der Aufstieg dauerte etwa 6 Stunden.

Das 580 kg schwere Fluggerät wurde von 14 Elektromotoren angetrieben. Die Spannweite betrug 75,3 Meter und war damit 10,9 m größer als bei einer Boeing 747-400.

Auf der Flügeloberfläche waren fast 66.000 Hochleistungs-Solarzellen der Firma SunPower mit einem Wirkungsgrad von 22 Prozent montiert, die bei voller Sonneneinstrahlung 30 kW elektrische Leistung zur Verfügung stellten. Der Preis der verwendeten Solarzellen lag bei knapp 9 Millionen Dollar. Die Fluggeschwindigkeit betrug etwa 30 bis 50 km/h. Die Angaben in den Quellen zur Spannweite, erreichten Höhe und altem SR-71-Rekord sind allerdings teilweise widersprüchlich, liegen jedoch in der selben Größenordnung.

Helios stürzte am 29. Mai 2003 etwa 10 Meilen westlich von Kauai, Hawaii in den Pazifik. Als Absturzursache wird von der NASA ein Problem mit der Steuerung des Flugzeugs und daraus resultierenden strukturellen Schäden angegeben.