Figlia d'arte, i suoi genitori sono gli attori simbolo del cinema Anni Novanta-Duemila Uma Thurman ed Ethan Hawke, Maya Hawke ha diviso con loro alcune delle professioni che anche hanno svolto quando avevano la sua stessa età. Ha iniziato, infatti, come fotomodella, mestiere che ha in comune con la madre (ma anche con la nonna, la baronessa tedesca Nena von Schlebrügge, e la bisnonna, la svedese Birgit Holmquist), e ha proseguito come cantautrice, passione che ha in comune con il padre, imponendosi però definitivamente come attrice.
Dopo essere stata Jo March nell'adattamento della BBC del 2017 di Piccole donne, ha preso parte, con il personaggio della spigliata e divertente teenager Robin, a uno dei serial più famosi della piattaforma Netflix, Stranger Things, che le ha regalato la fama mondiale e le ha permesso di apparire anche nella saga horror Fear Street.
Presto la vedremo nel film di Wes Anderson Asteroid City e in quello di Bradley Cooper Maestro.