Après avoir passé son enfance en Angleterre, Ethan Hawke retourne aux États-Unis et s'inscrit aux cours de comédie du McCarter Theater dans le New Jersey. C'est à l'âge de quatorze ans qu'il fait ses débuts au cinéma dans le film fantastique Explorers (1985) de Joe Dante. La notoriété arrive en 1989 lorsqu'il participe au Cercle des poètes disparus, où il incarne l'un des élèves de Robin Williams. Habitué aux rôles de jeune premier, Ethan Hawke alterne ensuite les genres cinématographiques, allant du film d'aventure (Croc-Blanc de Randal Kleiser, Les Survivants de Frank Marshall) à la romance (De grandes espérances d'Alfonso Cuaron, Before sunrise, Before sunset et Before Midnight tous trois réalisés par Richard Linklater) en passant par la science-fiction (Bienvenue à Gattaca, dont il partage l'affiche avec son ex-femme Uma Thurman).

Après avoir incarné un Hamlet contemporain en 2000 et réalisé son premier long-métrage, Chelsea walls, en 2001, l'acteur revient vers des projets hollywoodiens plus attendus : le thriller Taking lives, destins violés (2004) avec Angelina Jolie, et le film d'action Assaut sur le central 13 en 2005 (remake du film de John Carpenter). Enfin, il retrouve Andrew Niccol, le réalisateur de Bienvenue à Gattaca, avec lequel il tourne Lord of war aux côtés de Nicolas Cage. Une nouvelle fois, il unit son destin professionnel à celui de Richard Linklater pour la comédie Fast Food Nation, en 2006, et se tourne par la suite vers des rôles plus sombres. Ainsi, il joue dans 7h58 ce samedi-là (2007) accompagné de Philip Seymour Hoffman, puis dans Boston Streets (2008) avant de retrouver Vincent D'Onofrio dans Little New York (2009).

2010 est l'année de la diversité pour le comédien, qui continue d'affirmer son talent dans le cinéma indépendant tout en multipliant les rôles dans des films plus commerciaux. Il est ainsi à l'affiche du film de science-fiction Daybreakers, de la comédie romantique New York, I Love You, du polar très noir L' Elite de Brooklyn d'Antoine Fuqua, qu'il retrouve après Training Day. Il tente ensuite l'expérience télévisuelle avec la série en deux épisodes Moby Dick. Privilégiant un registre obscur, Ethan Hawke s'illustre dans plusieurs thrillers (La Femme du Vème, Getaway), puis participe aux lucratifs films d'épouvante Sinister et American Nightmare. De retour sous la direction de son ami Richard Linklater, pour lequel il a tourné Boyhood sur douze ans, l'acteur se voit une nouvelle fois, après Training Day, nommé à l'Oscar du meilleur second rôle masculin pour sa prestation de qualité.

Privilégiant les collaborations avec les metteurs en scène qu'il connaît de longue date, Ethan Hawke revient devant la caméra d'Andrew Niccol pour Good Kill, ou l'histoire d'un soldat américain qui agit via l'utilisation de drones depuis Las Vegas vers le Moyen-Orient. Après un rôle oubliable dans Régression aux côtés d'Emma Watson, il fait un détour par la comédie romantique légère et se partage entre Greta Gerwig et Julianne Moore dans Maggie a un plan. Soucieux d'alterner les rôles, il retrouve Antoine Fuqua pour l'impitoyable remake des 7 mercenaires avant de faire sienne la vie mouvementée de Chet Baker dans le biopic Born to be blue. Jamais là où on ne l'attend, Ethan Hawke est également au casting du nouveau film de Luc Besson, Valérian et la cité des mille planètes.

Toujours actif et aimant varier les genres, le natif de Austin joue dans le thriller Sur le chemin de la rédemption, le film d'action 24H Limit, le western The Kid, la comédie romantique Juliet, Naked, le drame La Vérité, le biopic Tesla, l'horrifique Black Phone et le film de vikings The Northman. En 2020, Ethan Hawke incarne l'abolitionniste John Brown dans la mini-série Showtime qu'il crée, The Good Lord Bird. Toujours côté petite lucarne, l'acteur donne la réplique à Oscar Isaac dans Moon Knight, nouvelle série des studios Marvel.