1978'de Daniel Thomas Hartnett and Wendy Anne Kronstedt çiftinin çocuğu olarak St. Paul, Minnesota'da doğdu. Babası, üvey annesi Molly ve üç üvey kardeşi Jessica, Jake ve Joe ile birlikte yaşadı. Lise yıllarında Amerikan futbolu ile ilgilense de sağ dizinden yaşadığı sakatlık nedeniyle sporu bırakmak zorunda kaldı. Liseyi Minnesota'da bitirdikten sonra New York'ta SUNY'e kaydoldu, ancak okulu bitirmeden Los Angeles'a taşındı. Kısa süren Cracker dizisindeki Michael Fitzgerald rolüyle dikkat çekti ve 1998'de korku filmi Halloween H20: 20 Years Later ile sinemaya adım attı. Fakülte (The Faculty) ve Masumiyetin İntiharı (The Virgin Suicides) gibi gençlik filmleriyle özellikle gençler arasında popülaritesini artırdı.
2001'li yıllarda daha ciddi ve yüksek bütçeli yapımlarda oynamaya başladı. 2001'de Pearl Harbor, 2003'te Kara Şahin Düştü ve 2006'da Şanslı Slevin filmlerinde başrolde yer aldı. Şanslı Slevin'deki performansı ona, 2006 Milano Film Festivali'nde En İyi Erkek Oyuncu ödülünü kazandı. 2017'de gösterime giren The Ottoman Lieutenant filminde de yer almıştır.
2013'ten beri birlikte olduğu İngiliz aktris Tamsin Egerton ile 2015 yılında bir kız çocuğu sahibi olmuştur.
Josh Hartnett 1.89 m boyundadır.
