Хейли Элизабет Этвелл родилась 5 апреля 1982 года в Лондоне, в семье массажиста и фотографа Гранта Этвелла и его супруги Эллисон Кейн, мотивационного оратора. Когда Хейли исполнилось два года, ее родители расстались, и она осталась жить с матерью.

Училась Хейли Этвелл в Римско-католической школе девочек Сион-Мэннинг, после ее окончания изучала ораторское искусство в Лондонской ораторской школе, а затем обучалась актерскому мастерству в школе музыки и драмы Гилдхолл, которую окончила в 2005 году.

В том же 2005 году Хейли впервые появилась на телеэкранах, она снялась в рекламе чипсов «Pringles», а также исполнила небольшую роль в телефильме «Что бы ни значила любовь».

В 2006 году она сыграла одну из главных ролей в мини-сериале «Линия красоты», а также снялась в небольших ролях в двух полнометражных телефильмах – «Страх Фэнни» и «Рубин во мгле».

В 2007 году состоялся дебют Хейли Этвелл на большом экране, она исполнила главную женскую роль в фильме Вуди Аллена «Мечта Кассандры». Главные роли в картине исполнили Юэн МакГрегор и Колин Фаррелл.

В том же 2007 году с ее участием вышла комедия «А что насчет тебя?», а также два телефильма - «Тень «Полярной звезды» и «Мэнсфилд Парк».

В 2008 году Хейли появилась на киноэкранах в роли Элизабет Фостер в исторической драме «Герцогиня», главную роль в которой исполнила Кира Найтли. В том же году она исполнила роль Джулии Флайт в драме «Возвращение в Брайдсхед».

В 2009 году состоялся дебют Этвелл в Вест-Энде, она появилась в роли Линдси Познера в театральной постановке «Вид с моста» в театре Герцога Йоркского. За эту роль Хейли была номинирована на престижную британскую премию Лоуренса Оливье.

Также в 2009 году актриса исполнила одну из главных ролей в мини-сериале «Заключенный», где также снялись Иэн МакКеллен и Рут Уилсон.

В 2010 году с участием Хейли вышли еще два мини-сериала - «Столпы Земли» и «Сердце всякого человека».

В 2011 году Хейли исполнила роль Пегги Картер в фантастическом фильме «Первый мститель», главную роль в котором сыграл Крис Эванс.

В 2012 году актриса снялась в небольшой роли в триллере «Я, Анна», главные роли в котором исполнили Шарлотта Рэмплинг и Гэбриел Бирн. В том же году Хейли появилась в телефильмах «Неспокойная» и «Человек».

В 2013 году Хейли сыграла роль Кати Этчингем в биографической драме «Джими Хендрикс», рассказывающей о появлении музыканта Джими Хендрикса в мире большой музыки. Также в 2013 году она исполнила эпизодическую роль в сериале «Агенты Щ.И.Т.», где исполнила роль агента Пегги Картер.

В 2014 году Этвелл вновь сыграла эпизодическую роль Пегги Картер во второй части «Первого мстителя». Эту же роль Хейли исполнила в фильмах «Человек-муравей» и «Мстители: Эра Альтрона», выход которых запланирован на 2015 год.

В январе 2015 года стартовал сериал «Агент Картер», в котором Хейли также исполняет роль Пегги Картер.

В том же 2015 году с участием актрисы запланирован выход фильма «Золушка», где ей досталась роль матери Золушки. Главные роли в картине получили Лили Джеймс и Ричард Мэдден.