Hattie Morahan se narodila do umělecké rodiny režiséra Christophera Morahana a herečky Anny Carteret. Její starší sestra Rebecca je divadelní režisérka. Hattie vystudovala na Frensham Height School a poté anglickou literaturu na New Hall, Cambridge. V době studií v Cambridgi hrála v několika divadelních představení studentů. Za roli Catherine, v Pohledu z mostu, získala v roce 1999 ocenění za nejlepší ženský herecký výkon na Národním studentském divadelním festivalu. V dalším představení Jak je důležité míti Filipa, od Oscara Wilda, si zahrála s Blakem Ritsonem.
Hattie se objevila v několika rozhlasových dramatech především na rozhlasové stanici BBC. Do televize se vrátila v roce 2003 seriálem BBC New Tricks. Následovaly seriály Bodies a Outnumbered. V roce 2007 si zahrála sestru Claru ve filmu Zlatý kompas. Přelomem v její herecké kariéře byla další spolupráce s BBC v roce 2008. V třídílné minisérii Rozum a cit, podle předlohy Jane Austen, ztvárnila Elinor Dashwoodovou. Za tuto roli získala cenu za nejlepší ženský herecký výkon na 14. televizním festivalu v Šanghaji. V roce 2012 si zahrála v seriálu Eternal Law a rok později v jedné epizodě seriálu Vraždy v Midsomeru. V roce 2013 hrála ve dvou celovečerních filmech Ještě, že tě mám a Léto v únoru. Zde se potkala se svými hereckými kolegy z Rozumu a Citu, Danem Stevensem a Dominicem Cooperem.
Hattie Morahan je zasnoubená s hercem a režisérem Blakem Ritsonem, se kterým se seznámila v Cambridgi.