Hillenburgs 1984. gadā ieguva bakalaura grādu jūras resursu plānošanā. Vēlāk viņš Kalifornijā okeāna izpētes institūtā vadīja ekskursijas un pasniedza bioloģijas nodarbības bērniem.
Vēloties apvienot savu darbu ar savu zīmēšanas hobiju, Hillenburgs radīja izglītojošus materiālus par dzīvo dabu jūrā. Šajos materiālos pirmo reizi parādījās daudzi tēli, kuri vēlāk kļuva par Sūkļa Boba multfilmu pasaules iemītniekiem.
1992. gadā viņš Kalifornijas Mākslas institūtā ieguva maģistra grādu animācijā. Tobrīd viņš jau bija vairāku eksperimentālu animācijas īsfilmu autors.
1993. gadā viņš sāka strādā bērnu un jauniešu izklaides kanālā Nickelodeon, kur viņš bija scenārists un režisors multfilmai, kura demonstrēta arī Latvijā - Roko modernā dzīve.
Pirmā Sūkļa Boba Kvadrātbikša sērija tika demonstrēta 1999. gada 1. maijā. Kopš tā laika multfilma ir ieguvusi neskaitāmus apbalvojumus. Kopā ir radītas vairāk nekā 250 epizodes. Medijs Variety raksta, ka tā ir tulkota vismaz 60 pasaules valodās.
2004. gadā debitēja viņa paša radītā animācijas filma - Sūkļa Boba Kvadrātbikša filma, kurai 2015. gadā bija arī turpinājums.
Hillenburga darba vieta Nicklelodeon izplatīja sēru vēsti: "Mēs esam neticami apbēdināti uzzinot, ka Stīvs Hillenburgs ir miris pēc cīņas ar ALS. Viņš bija iemīļots draugs un ilglaicīgs radošais partneris visiem Nicklelodeon, izsakām līdzjūtību ģimenei. Stīvs ar savu unikālo humora izjūtu un nevainīgumu iemiesojas Sūkli Bobu un ir ienesis prieku neskaitāmām bērnu paaudzēm un ģimenēm pasaulē. Viņa pilnīgi oriģinālie tēli un Bikini dzemes pasaule ilgi paliks kā atgādinājums par to, cik vērtīgs ir optimisms, draudzība un neizmērojamais iedvesmas spēks."