Né le 6 novembre 1970 à Austin, au Texas, il passe son enfance en Nouvelle-Angleterre avant de se fixer à Princeton, dans le New Jersey, où il suit ses premiers cours de comédie au McCarter Theater. Il interprète de nombreux spectacles au cours de ses études secondaires, incarnant notamment Roméo dans "Roméo et Juliette" de Shakespeare et Tom dans "La Ménagerie de verre" de Tennessee Williams.
Acteur précoce, il débute à Hollywood à quatorze ans dans le film fantastique "Explorers" (1985) de Joe Dante, où il partage la vedette avec River Phoenix, et explose quatre ans plus tard dans "Le Cercle des poètes disparus" (1989) de Peter Weir : il y est Todd Anderson, ce garçon réservé dont la vie va être chamboulée par un extravagant professeur de lettres joué par Robin Williams.
Tout en entrant à l'Université Carnegie Mellon de Pittsburgh, le jeune acteur enchaîne les tournages dès le début des années 90. Il interprète le fils de Ted Danson dans "Mon père", puis atterrit dans deux films d'aventures, "Croc-Blanc" de Randal Kleiser, et "Les Survivants" de Frank Marshall. On le voit aussi au générique de deux comédies romantiques cultes auprès des teenagers de l'époque : "Génération 90" de Ben Stiller avec Winona Ryder, et "Before Sunrise" de Richard Linklater avec Julie Delpy. En 1998, il tient le haut de l'affiche d'un autre titre culte, le film de science-fiction "Bienvenue à Gattaca" d'Andrew Niccol. Il y donne la réplique à Uma Thurman, qu'il épouse la même année, et dont il aura deux enfants, Maya Ray, née le 8 juillet 1998, et Levon Roan, né le 15 janvier 2002. Ce couple très glamour et très aimé des médias divorcera en 2004.
Plébiscité par le cinéma indépendant, qui fait de lui une icône romantique, Ethan Hawke apparaît dans "De grandes espérances" d'Alfonso Cuaron face à Gwyneth Paltrow, dans le mélodrame "La Neige tombait sur les cèdres de Scott Hicks ou dans une version contemporaine d'"Hamlet" signée Michael Almereyda. Il retrouve également en 2005 le réalisateur Richard Linklater et l'actrice Julie Delpy pour une suite de leur "Before Sunrise", intitulée "Before Sunset".
Au passage, il passe derrière la caméra le temps de deux films aux allures de ballades blues, "Chelsea Walls" en 2000, avec Uma Thurman, Kris Kristofferson, Rosario Dawson et Natasha Richardson, et "The Hottest State" en 2004, avec Catalina Sandino Moreno, Michelle Williams et Laura Linney. "The Hottest State" est l'adaptation de son premier roman, paru en 1996, six ans avant la publication du second, "Manhattan Story".
La maturité aidant, l'acteur au physique de jeune premier se met à hanter de plus en plus fréquemment le registre du polar à partir des années 2000 : "Training Day" d'Antoine Fuqua, dans lequel son rôle de policier débutant face au flic pourri joué par Denzel Washington lui vaut une nomination à l'Oscar du meilleur acteur, mais aussi "Taking Lives, destins violés" de D.J. Caruso avec Angelina Jolie, "Assaut sur le Central 13" de Jean-François Richet avec Laurence Fishburne, "Lord of War" d'Andrew Niccol avec Nicolas Cage, "7h58 ce samedi-là" de Sidney Lumet avec Philip Seymour Hoffman, ou "Little New York" de James De Monaco avec Vincent D'Onofrio.