JOSH HARTNETT nació en San Francisco y creció en Minneapolis, Minnesota.
Llamó la atención del público por primera vez como "Michael 'Fitz' Fitzgerald" en la serie de televisión Cracker. Hizo su debut cinematográfico en 1998, co-protagonizando con Jamie Lee Curtis en Halloween: H20. 20 años después para Miramax. Ese mismo año, recibió una nominación al premio MTV Movie por Mejor Actuación Innovadora. También en 1998, Josh protagonizó The Faculty dirigida por Robert Rodríguez, de nuevo para Miramax. En 1999 protagonizó la aclamada comedia negra Las Vírgenes Suicidas junto a Kirsten Dunst, el debut como director de Sofia Coppola.
En 2001, Hartnett dio un gran paso protagonizando tres largometrajes. Interpretó al antagonista en la película de Lions Gate O, una versión moderna de Othello. Su representación del personaje oscuro y peligroso, Hugo, le valió elogios generalizados. Le siguió un papel en el éxito de taquilla de Jerry Bruckheimer Pearl Harbor, que ganó más de 1 billón de dólares en todo el mundo para Disney. Se trasladó a Marruecos, donde protagonizó Black Hawk Derribado de Sony para el director Ridley Scott, de nuevo, una producción de Jerry Bruckheimer. La película, basada en la novela testimonio del mismo nombre de Mark Bowden de 1999, cuenta la historia de una desafortunada misión humanitaria de EE.UU. en Somalia que tuvo lugar el 3 de octubre de 1993. En 2002, los propietarios del Teatro Nacional le otorgaron el premio ShoWest 2002 Male Star of Tomorrow.
Siguió con Obsesión de MGM para el director Paul McGuigan, Sin City: Ciudad Del Pecado de Miramax para el director Robert Rodriguez, y Mozart and the Whale escrita por Ron Bass (una historia de amor entre dos personas con síndrome de Asperger). También protagonizó El Caso Slevin con Morgan Freeman y Bruce Willis para The Weinstein Company y La Dalia Negra del director Brian De Palma, junto a Scarlett Johansson, lanzada por Universal Pictures en septiembre de 2006.
Entre 2014-2016 Hartnett protagonizó como Ethan Chandler la aclamada serie Penny Dreadful.
Más recientemente se le ha podido ver en Despierta la Furia dirigida por Guy Ritchie y en la cuarta entrega del documental de Raoul Peck para HBO Exterminar a Todos Los Salvajes.