Hayden nació en Palisades, Nueva York el 21 de agosto de 1989. Es hija de Lesley R. Vogel, actriz de telenovelas y de Alan L. Panettiere, teniente del cuerpo de bomberos…

Tiene un hermano pequeño, Jansen Panettiere. Ha salido amorosamente con Stephen Colleti, es de ascendencia italiana, tiene dos perros Penny Lane y Madison.

Panettiere asistió a la escuela media del sur de Orangetown en Nueva York.

Hayden comenzó su profesionalidad modelando los 8 meses, y comenzó a rodar spots publicitarios tres meses despues.

Su primer papel fue como Sarah Roberts en la telenovela de ABC, “Una Vida Para Vivir” (One Life to Live) de 1994-1997 y más adelante como la niña Lizzie Spaulding en la telenovela de la CBS “La Luz de Guía” (Guiding Light) 1997-2001 con ocho años.

En “La Luz de Guía”, el personaje padece leucemia. Su actuación le valió una concesión especial del reconocimiento de la sociedad de la leucemia y del linfoma, por transmitir el conocimiento nacional de la enfermedad a la atención de los espectadores.

Panettiere actualmente es Claire Bennet en la serie “Héroes” de la NBS como una cheerleader (animadora) de un instituto de secundaria con un poder especial que la permite regenerarse. Este  papel le ha hecho popular en el circuito de la convención de ciencia-ficción, pues participa de muchas actividades en el mundo desde 2007, incluyendo la famosa “New York Comic-Con” y “Fan Expo Canada”.

Con respecto a los papeles que ha interpretado, Hayden admite que a veces las opciones son limitadas porque la “gente te mira como la animadora típica de pelo rubio”.

Ha actuado en varias películas. Hayden proporcionó la voz de Dot en la película de Pixar “Bichos” de Disney. Además, tuvo el papel principal en el videojuego “Kingdom Hearts” como la voz de Kairi. También apareció en la famosa serie de Fox “Ally McBeall” como la hija de Ally McBeall, y un papel de extra en “Malcolm”. También actúo en la serie la “Ley y Orden”, e interpretó a Shreyl Yoast en “Titanes hicieron historia”.

Hayden apareció otra vez como cheerleader en la película “A por todas: Todo o Nada”.Luego filmó "soñando, soñando, triunfé patinando", donde interpretó a Jen. Más adelante haría la dramática película “Las Luciérnagas en el jardín” (The Fireflies in the Garden) como versión de la más joven Emily Watson.

En junio de 2007, Hayden firmó con la agencia de Guillermo Morris para representarla en sus trabajos. Se calcula que ganó $2 millones en 2007.

Panettiere fue nominada para un Grammy en 1999 para el mejor álbum infantil por “Bichos” (2000). Trabajo en su álbum debut, que fue planeado originalmente para lanzarse a la venta en 2007.

Entertaiment Weekly confirmó más adelante que el álbum al final sería lanzado en 2008. Hayden cantó para la banda sonora de “A por todas: Todo o Nada” con Solange Knowles, la canción era “Your New Girlfriend”. Aún se desconoce si el video fue grabado. Hayden también registró una canción titulada “Try” para “Un Puente hacia Terabithia”. También participó en el ending de la película "Cenicienta III" con "I Still Believe".

Neutrogena hizo que Hayden fuera la chica de cubierta para su nueva campaña de anuncio mundial, siguiendo los pasos de actrices como Josie Blisset, Jennifer Love Hewitt, Mandy Moore, Kristin Kreuk, Mischa Barton, Gabriel Union y Jennifer Freeman.

Panettiere hizo recientemente el anuncio de “Got Milk?”, como reciente anuncio del reparto de “Héroes”.

El 31 de octubre de 2007, Panettiere estuvo implicada en un enfrentamiento violento contra los pescadores japoneses, cuando intentó interrumpir la caza anual de los delfines en Taiki, Wakayama.

Se batió contra ellos subida en una tabla de surf, con otras cinco personas que practican surf en Australia y en los Estados Unidos. Hayden  intentó evitar una matanza de delfines, pero fueron interceptados por un barco de pesca antes de que alcanzaran a los animales.

En noviembre de 2007, le fue concedido “la compasión en la concesión de la acción” del grupo PETA de los derechos de los animales para que sus esfuerzos paren la caza del delfín en Japón.

Este año, Hayden sorprendió al reconocer que tuvo una experiencia lésbica una vez. “Besar a tu mejor amiga es divertido y te ayuda a perfeccionar la técnica", mencionó.

La joven actriz actualmente graba la tercera temporada de Héroes.