Meskipun sudah terbayang, namun karya tersebut masih ia matangkan selama hampir satu dekade.
Karier awal sebagai animator, Hillenburg mendapatkan proyek serial televisi Mother Goose and Grimm. Pekerjaan tersebut dilakoni Hillenburg saat mengikuti CalArts di tahun 1991 sampai 1993.
Tak hanya mengerjakan satu proyek saja, Hillenburg pun menggarap beberapa film pendek seperti The Green Beret (1991) dan Wormholes (1992). Sementara itu, film pertamanya berjudul The Green Beret.
Berawal dari pertemuan dengan Joe Murray, Hillenburg mendapat tawaran pekerjaan sebagai sutradara seni untuk animasi Rocko's Modern Life di tahun 1992.
Kemduian, Hillenburg menjadi bagian dari Nickelodeon sebagai penulis, produser, dan seniman storyboard pada seri musim ketiga. Karier Hillenburg pun berlanjut di musim keempat.
Usai projek Rocko’s Modern Life berakhir pada 1996, Hillenburg mulai mengerjakan proyek Spongebob Squarpants. Sebenarnya, premis animasi ini sudah dibayangkan Hillenburg sejak 1984 ketika dirinya mengajar biologi laut di Ocean Institute.