Liam Hemsworth, 13 Ocak 1990’da Melbourne, Avustralya’da doğdu. Annesi Leonie İngilizce öğretmeni ve babası Craig Hemsworth bir sosyal hizmetler danışmanı. Liam Hemsworth, oyuncular Chris Hemsworth ve Luke Hemsworth’ün en küçük erkek kardeşleri. Hemsworth ailesi Melbourne’un güneyinde yer alan küçük bir ada olan Phillip adasında yaşadılar. Liam küçükken oldukça başarılı bir sörfçüydü. Bir süre başka işlerde çalıştıktan sonra oyunculuğa yöneldi. Liam da oyunculuk kariyeri konusunda, kariyerlerinde oldukça genç yaşta başlamış olan abilerinin izinden giderek 16 yaşındayken Avustralya televizyon dizileri Home and Away (1988) ve McLeod’d Daughters’ın (2001) seçmelerine katıldı ve bu dizilerde küçük roller aldı. Sonrasında aynı zamanda abisi Luke’un da yer aldığı pembe dizi Neighbours’da (1985) sürekli bir karakteri canlandırmaya başladı. Canlandırdığı karakter, bir kazada bacaklarını kaybeden sörfçü Josh Taylor’dı. Liam Amerika’ya taşınıp sinemada daha ileri kariyer hedeflerine doğru yol almaya başlamadan önce, The Elephant Princess (2008) ve Satisfacton (2007) televizyon dizilerinde yer aldı.
2009’da Liam Hemsworth Los Angeles, California’ya taşındı ve Marvel çizgi romanlarından uyarlanan film Thor (2011) için seçmelere katıldı fakat rolü abisi Chris’e kaptırdı. Aynı yıl Nicholas Cage’in bilim kurgu filmi The Knowng’de (2009) ve Avustralya korku filmi Triangle’da (2009) yer aldı. Bir yıl sonra, The Expendables (2010) filmindeki karakteri çekimlerin başlamasından günler önce filmden çıkarıldı. Bu iki kötü olaydan sonra Liam, Miley Cyrus ile beraber nicholas Sparks’ın aynı adlı romanından uyarlanan The Last Song (2010) filminde oynadı. Filmde güneyli bir tamirci, voleybol oyuncusu ve toplum gönüllüsü olan ve Ronnie Miller’a aşık olan Will Blake karakterini canlandırdı. 2012 yazında filmdeki aşk gerçek oldu ve Liam, Miley Cyrus ile bir ilişkiye başlayıp nişanlandı. Liam Miley Cyrus’ın “When I Look at You” klibinde de rol aldı. Fakat 2013’te ayrıldılar.
Hemsworth 2011’de oldukça büyük bir filmde yer aldı. Suzanne Collins’in çok satan kitabından uyarlanan Açlık Oyunları serisinde 12. Bölge’den Gale Hawthrone’u canlandırdı. Hikaye, televizyonda yayınlanan, çocukların ölümüne savaştıkları müsabakaların yapıldığı bir geleceği anlatıyordu. 2011’de yayınlanan ve ana karakteri Katniss Everdeen’i Jennifer Lawrence’ın canlandırdığı film dünya çağında bir hit oldu, 690 milyondan fazla gişe hasılatına sahipti. Artık yüksek statüde bir dünya yıldızı olan Hemsworth, aynı karakteri devam filmi Catching Fire’da (2013) da canlandırdı. 2012 yazında ilk filminde karakteri senaryodan çıkarıldığı için yer alamadığı Cehennem Melekleri 2’de (2012) yer aldı. 2013 yılında, Love and Honor (2013) filminde başrolde Amerika’ya dönen bir Vietnam Savaşı askerini, Paranoia (2013) filminde de CEO’nun kuklası olan bir şirket çalışanını canlandırdı. Aynı yıl suç filmlerinden Empire State (2013) ve Arabian Nights (2013) filminin 3 boyutlu yeniden yapımında da yer aldı.