Maya Ray Thurman Hawke é a filha mais velha dos atores Ethan Hawke e Uma Thurman. Seus pais se conheceram no set de Gattaca (1997) e se casaram em maio de 1998, porém se divorciaram em 2005. Maya tem um irmão e duas meias-irmãs da segunda esposa de seu pai, Ryan Shawhughes, e outra meia-irmã do ex-noivo de sua mãe, o financista Arpad Busson.
Maya Hawke tem dislexia, o que resultou em frequentes mudanças de escola durante sua educação primária antes de finalmente ser matriculada na Saint Ann's School, uma escola particular no Brooklyn, Nova York, que enfatiza a criatividade artística e não avalia o trabalho. O ambiente artístico acabou por levá-la a atuar. Hawke também participou de estudos de verão na Royal Academy of Dramatic Art em Londres e no Stella Adler Studio of Acting em Nova York. Ela estudou para um BFA em atuação na Juilliard School por um ano antes de desistir depois de aceitar seu papel na série Little Women.
Hawke fez sua estreia como atriz em 2017 como Jo March na adaptação da minissérie da BBC de Little Women. Em setembro de 2018, ela estrelou o thriller Ladyworld, dirigido por Amanda Kramer. Em 2019, Hawke deu vida a personagem Robin Buckley na terceira temporada de Stranger Things da Netflix.
Em 2020, Hawke estrelou o segundo filme de Gia Coppola, Mainstream, ao lado de Andrew Garfield. No mesmo ano, ela estrelou o quinto episódio da minissérie The Good Lord Bird, estrelada por seu pai, Ethan Hawke. Ela estrelou como Annie Brown, a filha do personagem de seu pai. Em junho, ela apareceu em Italian Studies, escrito e dirigido por Adam Leon e co-estrelado por Vanessa Kirby. Ainda naquele mês, ela apareceu como Heather no filme de terror da Netflix, Fear Street Part One: 1994. Em 2021, ela também estrelou uma série de podcasts spin-off baseada em seu personagem de Stranger Things, Rebel Robin: Surviving Hawkins. Ela estrelou outra série de podcast com roteiro, The Playboy Interview, na qual ela interpreta Helen Gurley Brown.
Em setembro de 2022, Hawke estrelou o filme de comédia sombria da Netflix, Do Revenge, ao lado de Camila Mendes.
Em agosto de 2019, Hawke lançou seus dois primeiros singles, "To Love a Boy" e "Stay Open". As canções foram escritas e gravadas por Hawke e pelo cantor e compositor vencedor do Grammy Jesse Harris. Maya fez uma série de shows em Nova York no início de 2020, suas primeiras apresentações ao vivo solo como música.
Em 18 de março de 2020, Hawke lançou o primeiro single "By Myself" e anunciou seu álbum de estreia intitulado Blush em meio aos protestos do Black Lives Matter de 2020. Hawke escreveu: "Sinto que este não é um momento para autopromoção. É um momento para ativação, educação e autoexame". Inicialmente previsto para lançamento em 19 de junho de 2020, Blush foi adiado para 21 de agosto de 2020.
Em 29 de junho de 2022, juntamente com o lançamento do single "Thérèse", Hawke anunciou seu segundo álbum Moss, com lançamento previsto para 23 de setembro de 2022.
