Championne de natation, Hilary Swank s'oriente rapidement vers le métier d'actrice. A 18 ans, elle fait une courte apparition dans la comédie fantastique Buffy, tueuse de vampires (1992) et décroche, deux ans après, le rôle-titre de Miss Karaté Kid. Mais c'est Boys Don't Cry, un drame de Kimberly Peirce, qui la révèle véritablement au grand public en 2000. Sa prestation du travesti Brandon Teena lui vaut alors l'Oscar et le Golden Globe de la Meilleure actrice. Devenue une valeur sûre d'Hollywood, Hilary Swank se prête volontiers au registre du thriller, tournant sous la direction de Sam Raimi (Intuitions, 2001) et de Christopher Nolan (Insomnia, 2002).

Alternant grosses productions hollywoodiennes (le film catastrophe Fusion, 2003) et petits films indépendants (11 : 14 onze heures quatorze, 2004), la comédienne rafle pour la deuxième fois (et en seulement deux nominations) l'Oscar de la Meilleure actrice grâce à sa performance de boxeuse dans Million Dollar Baby (2005) de Clint Eastwood. Son talent retient l'attention de Brian De Palma qui lui confie le rôle de Madeleine Sprague Linscott dans son adaptation du roman de James Ellroy, Le Dahlia noir (2006). Eclectique quant à ses choix d'actrice, Hilary Swank enchaîne les tournages, traquant les esprits (Les Châtiments), redonnant foi dans l'institution scolaire (Ecrire pour exister) et faisant le deuil de son compagnon défunt dans P.S. I Love You qui marque ses retrouvailles avec le réalisateur Richard LaGravenese.

En 2010, l'actrice habituée à jouer les femmes fortes, se glisse dans la peau de la pilote Amelia Earhart dans le biopic Amelia.