Hillenburg este creatorul serialului de succes produs de Nickelodeon şi lansat în 1999 despre aventurile unui burete galben şi ale prietenilor acestuia, care trăiesc în oraşul Bikini Bottom din adâncurile Oceanului Pacific. Creatorul a fost nominalizat de-a lungul carierei la nouă premii Primetime Emmy.
Serialul a devenit un succes la nivel global, a câştigat numeroase premii şi a fost difuzat în peste 60 de limbi străine.
Un film pentru marile ecrane, „The SpongeBob SquarePants Movie”, lansat în 2004 şi care a beneficiat de vocile unor staruri precum Scarlett Johansson şi Alec Baldwin, a avut încasări de peste 140 de milioane de dolari la nivel mondial.
Hillenburg a fost diagnosticat cu scleroză laterală amiotrofică, o maladie neurodegenerativă progresivă, anul trecut.
Hillenburg a absolvit cursurile Universităţii de Stat Humboldt în 1984, fiind licenţiat în interpretare şi planificare a resurselor naturale, cu specializare în resurse marine. Şi-a început cariera ca profesor de biologie marină la actualul Ocean Institute din Dana Point, statul american California. Din acea perioadă, şi-a folosit talentul artistic şi pasiunea pentru oceane pentru a-şi ilustra cursurile.
În 1987, a urmat un curs de animaţie experimentală la California Institute of Arts şi a câştigat ulterior un premiu la Ottawa International Festival, pentru scurtmetrajul animat „Wormholes”.
Din 1993 până în 1996, a lucrat ca director şi scenarist pentru producţia Nickelodeon „Rocko’s Modern Life”, apoi s-a dedicat serialului „SpongeBob SquarePants”. A scris, produs şi regizat şi lungmetrajul lansat în 2004 şi a mai scris şi produs o continuare a acestuia, lansată în 2015, „The SpongeBob Movie: Sponge Out of Water”.