Josh Hartnett s-a născut pe 21 iulie 1978 în St. Paul, un orășel din Minnesota, Statele Unite ale Americii. A fost crescut de tatăl său, care lucra în construcții, și de mama lui vitregă care era artistă. Are patru frați vitregi. În adolescență a fost pasionat de fotbal, sport pe care l-a practicat până s-a accidentat atât de grav încât a fost nevoit să renunțe. Primul lui job a fost la un magazin de închiriat casete video, iar mai apoi a lucrat la McDonald’s și la Burger King. Asta în ciuda faptului că la 12 ani a devenit vegetarian. A renunțat la acest obicei în timp ce filma pentru "The Black Dalia".
Josh a avut prima apariție pe micul ecran în 1997 în serialul "Cracker". În același timp a apărut în mai multe reclame și în câteva piese de teatru. Primul rol pe marele ecran a fost alături de Jamie Lee Curtis în "Halloween H20: 20 Years Later". Filmul s-a bucurat de succes la public, iar Hartnett a fost imediat observat de producători și regizori. Astfel a primit, ulterior, roluri în filme importante cum ar fi "Black Hawk Down", "Pearl Harbor", "Lucky Number Slevin" și "The Black Dalia".