Hartnett sinh ra ở Saint Paul, Minnesota, anh lớn lên phần lớn nhờ công nuôi dưỡng của người cha Daniel Hartnett (một kỹ xư xây dựng) và người mẹ kế Molly (một nghệ sĩ)[2]. Hartnett có 3 em cùng cha khác mẹ, Jessica, Jake và Joe [3]. Anh lớn lên trong một gia đình theo Giáo hội Công giáo Rôma[4], học ở trường phổ thông Nativity of Our Lord Catholic, nơi anh đóng vai Huckleberry Finn. Sau đó anh học ở Cretin-Derham Hall High School trước khi chuyển sang South High School ở Minneapolis, Minnesota, nơi anh tốt nghiệp tháng 6 năm 1996. Hartnett từng chơi bóng đá ở trường nhưng phải dừng lại vì chấn thương đầu gối trái.

Hartnett kiếm được công việc đầu tiên ở một cửa hàng băng đĩa. Anh cũng đã từng làm những công việc tại McDonald's và Burger King trong một thời gian ngắn trước khi trở thành một ngôi sao điện ảnh tại Youth Performance Company ở Minneapolis. Anh bắt đầu ăn chay khi 12 tuổi nhưng trở lại ăn thịt trong suốt quá trình đóng bộ phim The Black Dahlia.[5]

Tháng 4 năm 1997, Harnett xuất hiện lần đầu trước công chúng trong serie truyền hình trực tiếp, Cracker.

Hartnett hiện đang sống ở San Francisco