Ethan Green Hawke nasce nel 1970 in Texas, ma già a quattro anni, in seguito al divorzio dei genitori, comincia a viaggiare per l'America. Scopre la passione per la recitazione a Princeton, nel New Jersey, quando ha 13 anni e frequenta il liceo, non mancando mai nelle attività teatrali. Nel 1984, dopo aver convinto sua madre, partecipa ai suoi primi provini, ottenendo già un primo ruolo importante in Explorers (1985) di Joe Dante, dov'è un ragazzino che esplora il cosmo in compagnia di due amici, River Phoenix e Jason Presson.
Il 1989 è l'anno dell'esplosione: è il nipote di Jack Lemmon in Dad, ma soprattutto il timido Todd Anderson nell'immortale Attimo fuggente di Peter Weir. L'enorme successo di quest'ultimo film gli impedisce di fatto di continuare gli studi, spingendolo a perseguire definitivamente una carriera nel cinema (e in parallelo nel teatro, dal 1993 al 2000 è cofondatore e direttore artistico della compagnia Malaparte a Manhattan). I successivi film, come Zanna Bianca (1991) e Alive - Sopravvissuti (1993) non sono memorabili, ma il suo ruolo di snob fallito in Giovani, carini e disoccupati (1994, di e con Ben Stiller) ricorda al pubblico il suo valore d'attore.
Nel 1995 decolla il suo sodalizio con il regista Richard Linklater e Julie Delpy, nel delicato, sentimentale e intelligente Prima dell'alba, primo di una trilogia che condividerà con regista e attrice per i successivi due atti, Prima del tramonto (2004) e Before Midnight (2013). In entrambi i casi ha ricevuto la nomination all'Oscar per la migliore sceneggiatura, con Delpy e Linklater.
Nel 1997 è coprotagonista del film di fantascienza Gattaca di Andrew Niccol, sul cui set conosce la sua futura moglie Uma Thurman: i due rimarranno sposati fino al 2005, e in questo periodo Uma sarà nel cast dell'esordio alla regia di Hawke, l'inedito in Italia Chelsea Walls (2002). Nel 1998 è al fianco di Gwyneth Paltrow in Paradiso perduto, adattamento contemporaneo del "Grandi speranze" di Charles Dickens; nel 1999 è il coprotagonista del dramma La neve cade sui cedri.
La sua più grande soddisfazione cinematografica, almeno a livello di critica e non solo di pubblico, rimane nel 2001 Training Day, dov'è una recluta al fianco del cinico poliziotto Denzel Washington: il ruolo gli frutta la sua prima e per ora ultima nomination all'Oscar come miglior attore non protagonista. Nel 2004 è un personaggio ambiguo e inquietante in Identità violate, dov'è coinvolto nelle indagini della detective Angelina Jolie: il film è molto popolare anche da noi, grazie a numerosi passaggi televisivi. Insieme al cast di Onora il padre e la madre (2007), ultima opera del compianto Sidney Lumet, riceve numerosi premi per il miglior ensemble.
Nel 2009 è un vampiro nell'originale distopico Daybreakers, diretto dai fratelli Spierig, opera che preannuncia un suo avvicinamento al genere horror, che si concretizza di lì a poco. In Sinister (2012) di Scott Derrickson è uno scrittore esperto in thriller, mentre nell'ormai già cult La notte del giudizio (2013) di James De Monaco, è un membro dell'alta borghesia che spera di sopravvivere nella notte dell'annuale Sfogo, durante la quale a chiunque è consentito uccidere chiunque.
Nel 2014 conclude, nell'acclamazione generale, il film-esperimento che ha portato avanti con Richard Linklater e la collega Patricia Arquette per dodici lunghi anni: Boyhood, storia di una crescita unica, perché gli attori all'interno della vicenda familiare invecchiano sul serio.