Hayden Panettiere a incarné la pom-pom girl Claire Bennet durant 4 saisons de la série Heroes. Mais depuis, elle a d'autres projets. En 2010, elle a joué dans les films Carmel où elle incarnait Amber, Sex Addicts où elle incarnait cameo, a prêté sa voix pour les personnages de Rouge dans le film d'animation la Revanche du petit chaperon rouge et de Kate dans Alpha et omega, d'Ashley dans l'épisode Stan's Food Restaurant de la série d'animation American Dad!, et Kairi pour le jeu vidéo Kingdom of Hearts : Birth by Sleep. En 2011, elle a joué dans le film Scream 4 où elle incarnait Kirby Reed et dans le téléfilm Les deux visages d'Amanda où elle incarnait Amanda Knox. En 2012, elle a joué dans les films Amanda Knox : Murder on Trial in Italy où elle incarnait de nouveau Amanda, The Forger où elle incarnait Amber, intègre la série Nashville où elle incarne Juliette Barnes depuis 3 saisons, et a prêté sa voix pour le personnage de Xion+ dans le jeu vidéo Kingdom Hearts 3D : Dreap Drop Distance. En 2013, elle a joué dans le film Over the Wall où elle incarnait Billy Jean et a prêté sa voix au personnage de Kairi dans le jeu vidéo Kingdom Hears HD 1.5 Remix. En 2014, elle a prêté sa voix au personnage de Sam dans le jeu vidéo Until Dawn. 

 

Côté vie privée, après de nombreuses relations dont son ex-partenaire Milo Ventimiglia dans Heroes, elle est en couple avec Wladimir Klitscko de 2009 à 2011 puis depuis avril 2013. En octobre 2013, les deux officialisent leurs fiançailles. Le 9 décembre 2014, ils ont un enfant prénommée Kaya.