Hayden Leslie Panettiere è di origini italiane, nata a Palisades (New York), il 21 agosto 1989 da Skip e Leslie Panettiere, ha un fratello minore, Jansen Panettiere. Hayden comincia la sua carriera all'età di 11 mesi apparendo nella pubblicità per il trenino giocattolo della Playschool. All'età di 4 anni recita nel ruolo di Sarah Roberts nella soap opera della ABC One Life to Live (1994 - 1997), successivamente, all'età di 8 anni (1997 - 2001), interpreta Lizzie Spaulding in Sentieri. Nel 1997 lascia il mondo delle soap opera ed appare in svariati film come Le parole che non ti ho detto, Il sapore della vittoria e Quando meno te lo aspetti, e in serie tv come Ally McBeal (nel ruolo della figlia di Ally), in Malcolm e Law & Order. Nel 2005 Hayden ha interpretato il ruolo di Jennifer Harvood nel film Ice Princess diretto da Tim Fywell. Ha inoltre interpretato una delle due protagoniste in Ragazze nel pallone: tutto o niente e ha preso parte insieme al fratello al film The Last Day Of Summer. Il vero successo arriva nel 2006, quando inizia ad interpretare il ruolo di Claire Bennet, una cheerleader con il potere della rigenerazione cellulare, nella serie Heroes della NBC. A causa del suo ruolo in Heroes, Hayden è ormai regolarmente invitata ai congressi delle fiction scientifiche in tutto il mondo. Recentemente Hayden è diventata la nuova testimonial della Neutrogena. Nel 2007 è risultata 6° nella classifica di FHM delle 100 donne più sexy. Ha annunciato anche il fidanzamente e il prossimo matrimonio con l'attore Milo Ventimiglia, già suo compagno di lavoro nella serie Heroes, nel ruolo di Peter Petrelli.
È interprete della canzone I Fly dalla colonna sonora di Ice Princess e del brano My Hero Is You dal DCOM Tiger Cruise. Panettiere ha anche inciso una versione del celebre brano Cruella DeVil inserito nella compilation DisneyMania 5 e registrato un videoclip per un pezzo da lei interpretato, I Still Believe, che fa parte della colonna sonora del lungometraggio Cenerentola: il gioco del destino. Attualmente sta lavorando sul suo album di debutto Falling Down che sarebbe dovuto uscire l'8 maggio 2008. L'uscita dell'album è stata rinviata parecchie volte, prima ad agosto, in seguito a dicembre. Entertainment Weekly ha infine confermato che l'album uscirà nel 2009. Dall'album e' comunque già stato estratto il singolo Your New Girlfriend. Hayden ha inoltre registrato il singolo "Try" per la colonna sonora del film Disney Un ponte per Terabithia.