Hemsworth inició su carrera en su natal Australia, siendo oriundo de Melbourne, donde solía trabajar poniendo pisos para construcciones, lo cual cambiaría radicalmente con el paso del tiempo gracias a su participación de forma menor en algunos papeles para series de televisión siendo uno de los más reconocidos al respecto el de Marcus en el programa para niños The Elephant Princess. Luego pasaría a mudarse a los Estados Unidos durante el 2009, lo cual marcaría el inicio de su carrera en el cine.
Desde su actuación en The Last Song hasta la actualidad Hemsworth mantendría un romance con Miley Cyrus, la famosa cantante y actriz que trabajara para Disney.