Joshua Daniel Hartnett, más conocido como Josh Hartnett nació en san Frascisco, California, el 21 de julio de 1978. estudió en el colegio católico Nativity of Our Lord Catholic Grade School, donde actuó como Huckleberry Finn en una producción de octavo grado. Se graduó en el instituto de Minneapolis, donde tuvo de compañera de curso a la también actriz Rachael Leigh Cook, e hizo sus estudios superiores de interpretación en Nueva York. Cuando era un adolescente estuvo saliendo con la diectora teatral Ellen Fenster.
El teatro empezó a gustarle más cuando se lesionó de su rodilla siendo toda una estrella de fútbol americano en el instituto. Apuntarse a esta actividad consiguió que se enamorara de la actuación. Comenzó apareciendo en anuncios de televisión y comerciales. En 1997 interpretó a Michael Fitzgerald en la mini serie norteamericana 'Cracker', consiguiendo ser reconocido.
Debutó en el cine en 1997 en la película 'Debutante' y en los años posteriores le llegaron varios papeles en filmes como 'Halloween H20: 20 años después', 'Las vírgenes suicidas' o 'The Faculty'. Su gran papel le llegó gracias a la película 'Pearl Harbor' en el año 2001 en la que interpretó al Capitán Danny Walker, capitán de las fuerzas aéreas americanas, y compartió reparto con actores como Ben Affleck y Kate Beckinsale.
En el año 2002 Josh Hartnett actuó en 'Black Hawk Down' y en la comedia '40 días y 40 noches'. Más tarde en el año 2003 actúa en 'Hollywood: Departamento de homicidios'. T ambién en dicho año hace 'Obsesión' al lado de Diane Kruger y apareció en 'Sin city' dos años más tarde al lado de los actores Bruce Willis, Jessica Alba, Elijah Wood o Benicio del Toro.
Entre sus películas más destacadas están 'El caso Slevin' estrenada en 2006 o 'La Dalia Negra'. En esta película coincidió con la actriz Scarlett Johansson con quien tuvo un romance de un par de años. Se rumoreó que la causa de su ruptura fue el beso que le dio a la modelo brasileña Gisele Bündchen durante una fiesta. También se le ha relacionado con Sienna Miller con quien tuvo un breve romance.
Más tarde consiguió un papel en el drama 'Resurrecting the champ' con Samuel L. Jackson, y en la película '30 días de oscuridad'. Hizo 'I Come with the Rain' (2009) y después interpretó a Ethan Lawrence Talbot en la serie de terror 'Penny Dreadful'. Ha hecho varias películas que no han sido muy reconocidas y que han estado más orientadas al cine independiente, aunque nunca ha dejado de tener distintos proyectos, sobre todo en el cine, ya que en la televisión solo ha hecho dos series de relevancia. Se estrenó como productor con la película 'August' en 2008 y repitió un año más tarde en 'Nobody'.
Se le relacionó sentimentalmente con la actriz Amanda Seyfried aunque terminaron a mediados de 2012. ese mismo año empezó a salir con Tamsin Egerton, a quien conoció en el rodaje de 'The Lovers', con ella está desde entonces y ha tenido un hijo. Como curiosidad es vegetariano.