Fille des grandes stars Uma Thurman et Ethan Hawke, Maya Hawke fait ses débuts en tant que mannequin. En 2017, elle tourne un clip publicitaire pour Calvin Klein aux côtés de Kirsten Dunst et Rashida Jones sous la direction de Sofia Coppola. La même année, elle fait ses débuts en tant qu'actrice dans la mini-série Les Quatre filles du Docteur March, où elle incarne Jo, la deuxième des quatre filles March.

Elle rejoint ensuite le casting de la troisième saison de la série Netflix à succès Stranger Things dans lequel elle tient le rôle de Robin, la collègue de Steve (Joe Kerry). La jeune fille participe également au tournage du prochain film de Quentin Tarantino, Once upon a time... in Hollywood. Si son rôle est secondaire, le film marque néanmoins sa première collaboration avec le metteur en scène dont sa mère était la muse.

Maya Hawke poursuit en apparaissant dans plusieurs clips et courts métrages. On la voit parallèlement au cinéma dans le drame policier Human Capital, le nouveau film de Gia Coppola Mainstream, l'horrifique Fear Street - Partie 1: 1994 et la comédie Netflix Si tu me venges…. Début 2023, on la retrouve au casting quatre étoile du nouveau film loufoque de Wes Anderson : Asteroid City, une comédie dramatique SF retro.