Née à Palissades, dans l'Etat de New-York, Hayden Panettiere est une enfant-star. A l'âge de onze mois, encouragée par ses parents, elle court déjà les castings et tourne de nombreux spots publicitaires.
A 9 ans, elle débute sa carrière au cinéma et apparaît entre autres dans L'Objet de mon affection, Une bouteille à la mer ou Le Plus beau des combats. Elle prête également sa voix pour quelques productions Disney, dont 1001 Pattes et Dinosaure. En parallèle à sa carrière d'actrice, elle travaille sa voix et accompagne de nombreuses bandes sons pour des dessins animés.
La télévision lui permet progressivement de se faire connaître auprès d'un large public. En 2001 elle interprète la fille de Calista Flockhart dans Ally McBeal. Elle enchaîne avec des seconds rôles dans New York District et Malcolm. Mais c'est grâce à la série Heroes, en 2006, qu'elle acquiert une renommée internationale en incarnant le personnage de Claire Bennet, la téméraire pom-pom girl aux incroyables capacités régénérantes.
Cette renommée la fait rentrer directement à la sixième place du classement FHM des femmes les plus sexys du monde, ce qui élève sa gloire bien plus haut que la simple télévision. Elle en profite donc pour prêter son nom à diverses marques mais surtout soutenir des associations qui lui tiennent à cœur, en particulier pour la protection des dauphins.
Sans jamais arrêter la série (dont elle est l'actrice qui a joué dans le plus d'épisode) elle multiplie les projets au cinéma avec plus ou moins de succès, dont I Love You, Beth Cooper et Shanghai Kiss. Elle profite aussi de sa nouvelles notoriété pour réaliser un de ses rêves de petite fille : enregistrer un album. Le Pop/Rock "Fallen love" sort en février 2008 et est un succès.
Sa voix, elle l'utilise aussi pour du doublage de dessins animées et de jeux vidéos. C'est ainsi qu'elle est le Petit Chaperon Rouge dans La Revanche du Petit Chaperon Rouge, en 2010, remplaçant Anne Hathaway.
