Ma pochodzenie angielskie i irlandzkie. Dorastała w stanie New Jersey wraz z braćmi – starszym Michaelem i młodszym Tomem. Urodziła się w rodzinie rzymskokatolickiej gwiazdy nowojorskich teatrów Kate McCauley oraz prawnika Gerarda Hathawaya, już jako dziecko różniła się od rówieśników wysoką inteligencją i różnymi talentami. Uczęszczała do Wyoming School w Millburn. Była pierwszym sopranem, który wystąpił w Carnegie Hall, jako członek All-Eastern U.S High School Honors Chorus. Studiowała teatr w Paper Mill Playhouse w New Jersey. Brała udział w szkolnych przedstawieniach. Chciała zostać zakonnicą, jednak zrezygnowała z tych planów, nie mogąc zaakceptować stanowiska kościoła w sprawie gejów, które dotyczy także jej brata. Marzyła, by trafić na Broadway.

Jej kariera rozpoczęła się udziałem w czterch odcinkach serialu Luzik Guzik (Get Real, 1999), a za rolę Meghan Green zdobyła nominację do nagrody Teen Choice i przyznawaną w Los Angeles Nagrodę dla Młodego Artysty. Na wielkim ekranie zadebiutowała rolą nastolatki, która zmienia się w piękną królewnę w komedii familijnej Pamiętnik księżniczki (The Princess Diaries, 2001). Reżyser filmu Garry Marshall dostrzegł w niej połączenie Julii Roberts i Judy Garland. Ta debiutancka rola doczekała się nominacji do nagrody MTV Movie Award, a magazyn People umieścił aktorkę na liście wschodzących gwiazd 2001 roku.

W familijnej komedii fantasy Ella zaklęta (Ella Enchanted, 2004) była ulubienicą wróżek. W melodramacie kryminalnym Spustoszenie (Havoc, 2005) szukała mocnych wrażeń, a za swoją kreację bogatej nastolatki zafascynowanej hip-hopem Allison Lang odebrała nagrodę DVDX. Gdy w oscarowym melodramacie Anga Lee Tajemnica Brokeback Mountain (Brokeback Mountain, 2005) zagrała skomplikowaną postać żony homoseksualisty (w tej roli Jake Gyllenhaal), krytycy byli pod wrażeniem. W filmie Diabeł ubiera się u Prady (The Devil Wears Prada, 2006) z Meryl Streep wcieliła się w rolę starającej się o posadę asystentki królowej świata mody. Zgodziła się zagrać słynną angielską pisarkę Jane Austen w obrazie Becoming Jane (2007), choć kilku szacownych krytyków literackich narzekało na brak u młodej aktorki koniecznej do tej roli wrażliwości.