Dopo essersi diplomata al London Guildhall of Music and Drama nel 2005, la giovane attrice inglese Hayley Atwell è apparsa in importanti produzioni teatrali, televisive e cinematografiche. Ha esordito nel cinema accanto a Colin Farrell e Ewan McGregor nel film di Woody Allen Sogni e delitti, presentato alla Mostra del Cinema di Venezia del 2007. Sempre nel 2007, la Hayley è stata la protagonista del film di Anthony Byrne How About You , accanto a due mostri sacri come Vanessa Redgrave e Imelda Staunton. La vedremo nel film di prossima uscita Brideshead Revisited di Julian Jarrold, accanto a Ben Whishaw e Matthew Goode.
Il suo ruolo più importante in televisione è stato quello di Catherine Fedden nella mini-serie della BBC The Line of Beauty, tratta dal romanzo omonimo di Alan Hollinghurst vincitore del Booker Prize (La linea della bellezza), e diretta da Saul Dibb. Nel 2007 ha anche interpretato l’elegante adattamento televisivo di Mansfield Park, per la ITV (Independent Television), accanto a Billie Piper. Tra i suoi altri titoli televisivi ricordiamo Fear of Fanny, ispirato alla vita del famoso chef televisivo degli anni ‘50 Fanny Cradock, e il film-tv della BBC Ruby in the Smoke, tratto dal romanzo di Philip Pullman Rubino di fumo.
Hayley ha debuttato in teatro nel ruolo di Bianca in Donne diffidate delle donne di Thomas Middleton, con la Royal Shakespeare Company. Nel 2005 è apparsa nel ruolo di Io in Prometeo incatenato, una produzione del Sound Theatre, diretta da James Kerr. In seguito, ha interpretato anche Man of Mode di George Etheredge, e Il Maggiore Barbara di George Bernard Shaw, per la regia di Nicholas Hytner con il National Theatre.