Джошуа Даниэль Хартнетт родился 21 июля 1978 года в городе Сан-Франциско, но вырос в городке Сент-Пол. Родители были хиппи и растили своих четверых детей в атмосфере любви и радости. Джошуа в юности мечтал стать футболистом или баскетболистом, однако, как это часто бывает, травма колена помешала его спортивной карьере. Хартнетт так грустил, что тетя решила взбодрить племянника и отправила его на кастинг школьного спектакля «Том Сойер». Джош с легкостью получил роль Гекльберри Финна и всерьез задумался об актерстве. После школы Джош решил продолжить образование в Нью-Йорке. Он отправился в незнакомый для него город и поступил в известный театральный институт State University of New York. В это же время Джош стал активно ходить на кастинги, но поначалу чувственный брюнет получал везде отказ. На прослушивании в телесериал «Бухта Доусона» Джош приходил шесть раз, однако всякий раз ему давали от ворот поворот. В конце концов, Хартнетту удалось получить роль в рекламном ролике авиакомпании.
После этого его заметили и предложили роль в сериале «Крэкер» (1997-1998), правда, проект оказался не очень успешным и его вскоре закрыли. В том же году бедолагу исключили из театрального института. Горевать долго не пришлось – Джош был занят на съемках фильма ужасов «Хэллоуин: 20 лет спустя» (1998) и ставшей культовой ленте Роберта Родригеса «Факультет» (1998). 20-летний актер стал очень популярным и получил первые кинонаграды, в частности, номинацию на «Сатурн». Вскоре режиссер София Коппола пригласила актера на роль коварного соблазнителя в свой дебют «Девственницы-самоубийцы» (1999). Фильм получил хорошие отзывы критики, а актер закрепил свою популярность. Последовали незначительные работы в других проектах. Громкая слава накрыла 23-летнего актера, когда он появился в роли военного летчика в мелодраме Майкла Бэя «Перл-Харбор» (2001), где Джош играл вместе с Беном Аффлеком и Кейт Бекинсейл. Картина имела невероятный успех, получила одну статуэтку «Оскара» и номинировалась еще в трех категориях. В том же году вышла еще одна военная драма с Джошем в главной роли – «Черный ястреб» Ридли Скотта, которая также номинировалась на «Оскар» в четырех категориях и победила в двух. Неудивительно, что имя Хартнетта было у всех на устах - его завалили приглашениями. Так, Хартнетт снялся в образе полицейского в комедии «Голливудские копы» (2003) вместе с кумиром детства Харрисоном Фордом. Однако после этого надолго завязал с кассовыми фильмами.
Джош тщательно выбирает сценарии и отдает предпочтение малобюджетным проектам, камерным фильмам, где сюжет сосредоточен на внутренних переживаниях героя (недаром его любимый писатель – Федор Достоевский). Свой драматический талант красавчик Джош доказал ролью ослепленного любовью молодого человека в фильме «Одержимость» (2004) с Дайаной Крюгер, психически нездорового - в ленте «Без ума от любви» (2005).
На съемках триллера «Черная орхидея» (2006) Джош закрутил продолжительный роман со Скарлетт Йоханссон. В 2005-ом он вновь снялся у Родригеса в «Городе грехов» и у Пола МакГигана «Счастливое число Слевина». А затем опять с головой ушел в малобюджетное кино: «Воскрешая чемпиона» (2007), «Август» (2008), «Я прихожу с дождем» (2009), «Бунраку» (2010), «Девушка входит в бар» (2011), «Застрял между станциями» (2011). В 2012 году на Каннском кинофестивале состоялась премьера приключенческого боевика с Джошем «Диковина».