Né à San Francisco, Josh Hartnett fut élevé avec ses deux frères, Jake et Joe, et sa soeur Jessica par leur père. Plus tard, il a poursuivi ses études à Purchase, dans l'Etat de New York
Sa carrière a commencé avec une série américaine, Cracker, série diffusée sur ABC et inédite en France.
Josh Hartnett n'aimant pas la vie à Hollywood, il a acheté une maison dans sa ville natale et vit actuellement avec l'actrice Scarlett Johansson.
Sa sensibilité politique se situe dans le parti démocrate puisqu'il a soutenu ouvertement John Kerry et son second John Edwards lors de la présidentielle de 2004.