オーストラリア・メルボルン出身。7歳年上の兄は俳優のクリス・ヘムズワース（「マイティ・ソー」「アベンジャーズ」）、長兄ルークもオーストラリアで俳優として活動。16歳から豪TVドラマ「Home and Away（原題）」（07）、「Neighbours（原題）」（07～08）に出演。09年、兄クリスのいる米ロサンゼルスに引っ越し、ハリウッド映画「ノウイング」（09）でスクリーンデビュー。「ラスト・ソング」（10）でマイリー・サイラスの相手役を演じ、プライベートでも交際に発展。続いて、人気ヤングアダルト小説の映画化「ハンガー・ゲーム」（12）で若い世代を中心に人気を集め、往年のアクションスターが集結した「エクスペンダブルズ2」（12）にも出演して注目を浴びる。12年、サイラスと婚約。
