Né en 1959 à Long Island, Hal Hartley débuta sa scolarité à l’école primaire religieuse, puis au lycée de Lindenhurst, qu’il quitte en 1976 pour l’université. Aux Arts Décos du Massachusetts, il étudie la peinture, et se lance parallèlement dans la découverte du cinéma Super 8, qu’il pratique à Boston. Après un an, il retourne malgré lui à Lindenhurst pour gagner sa vie. Il y est vendeur dans un grand magasin, au rayon télévision, photo-ciné, et vidéo… Il partage ses loisirs entre sa peinture et ses films super 8.

En 1980, Hal Hartley est reçu à l’école de cinéma Suny Purchase. Il y travaille en étroite collaboration avec le réalisateur et monteur Aram Avakian, aujourd’hui disparu, et le directeur de la photo Yuri Newman. Il réalise également ses premiers films avec un autre élève, Michael Spiller, qui  a fait la photo de tous ses films, à l’exception de Dogs.

A l’institut Purchase, Hartley étudie la littérature de la renaissance, la philosophie et se concentre sur l’écriture et la réalisation cinématographique. En deuxième année, il monte et met en scène sa première pièce en cinq actes, Here at the western world. Hartley obtient son diplôme à Purchase avec la mention “très bien” en 1984, et termine son film de fin d’études, Kid (35 min, 1985), peu après. Il part alors travailler à Manhattan avec son père et son frère, dans le fer forgé, tout en étant stagiaire mise en scène et régie, voire machiniste ou électricien sur des films publicitaires ou des longs métrages à New-York.

En 1986, il entre comme assistant administratif à Action Pictures, une compagnie spécialisée dans des films d’information pour le compte de divers ministères. Parallèlement, il écrit des scénarios et produits son deuxième court métrage : The Cartographer’s girlfriend (29mn, 1987). Peu après, il est nommé secrétaire de production à Action Production et, pendant l’été 1987, produit son troisième court-métrage, Dogs (25min, 1987). C’est alors qu'il met en scène son premier long The Unbelievable truth avec Adrienne Shelly dans le rôle principal.

Mais on découvre en France Hal Hartley avec son deuxième film Trust me (Trust), en 1992. L'enthousiasme de la critique et du public, charmés par son style décalé, entraine la distribution de son premier long métrage, et de plusieurs courts et moyens métrages (Theory of achievement, Ambition, Surviving Desire -1991), de façon groupée, tandis que le long métrage suivant, Simple men, entre directement dans la compétition officielle du Festival de Cannes. Hal Hartley est immédiatement consacré comme un des meilleurs jeunes auteurs américains. Isabelle Huppert lui témoigne l'envie de travailler avec lui et ils tournent ensemble Amateur (1994).

Cette montée en puissance rapide est tout aussi soudainement marquée par un fléchissement. L'inspiration du cinéaste ne s'accorde plus à l'air du temps. Flirt (1995) et Henry Fool (1997) sortent dans les salles françaises sans vraiment marquer, et Book of life (sa contribution à la série "L'An 2000 vu par...") est la dernière réalisation connue du public. Hal Hartley tourne pourtant encore régulièrement mais depuis 2000, aucune de ses oeuvres nouvelles  n'est parvenue jusqu'à nous (The New Math(s) et Kimono-2000; No Such thing -2001; The Sisters of Mercy -2004; The Girl from Monday -2005; Fay Grim -2006).