2004年，克里斯為《聚散離合》中的角色Robbie Hunter試鏡但最終失敗，但他意外地得到扮演同劇中Kim Hyde的機會。之后他移居悉尼，加入劇組。克里斯還參加了澳大利亞Seven電視臺的明星真人秀節目《Dancing with the Stars》。他獲得過兩次洛杰獎提名，并于2005年因《聚散離合》中的角色拿下“最受歡迎新人獎”。他于2007年7月3日離開《聚散離合》劇組。

　　2008年，克里斯來到美國后拍攝的第一部電影是肖恩·賓主演的小成本驚悚片《現金》 ?。之后又在2009年的科幻片《星際迷航》中扮演男主角柯克的父親喬治，還與米拉·喬沃維奇和蒂莫西·奧利芬特主演了驚悚片《一次完美的逃亡》。

　　在2011年的漫畫英雄電影《雷神》中，克里斯·海姆斯沃斯擔任男主角扮演“雷神托爾”，娜塔莉·波特曼在片中則扮演托爾在人間的愛人。同年，克里斯出演由環球影業出品的《白雪公主與獵人》，將在片中與白雪公主的扮演者克里斯汀·斯圖爾特演對手戲。在格林童話原著中，獵人這個角色被邪惡的皇后派去殺白雪公主，但是在這部改編影片中，獵人將是白雪公主的保護者。 ?

　　2012年，由克里斯出演的《復仇者聯盟》上映。影片使他獲得第22屆MTV電影獎最佳打斗場面這一獎項。

　　2013年，克里斯出演了朗·霍華德執導的《極速風流》，該片為前F1賽車手詹姆斯·亨特James Hunt的傳記片，講述了對手尼基·朗達和詹姆斯·亨特在賽道上相互競爭的故事 ?。同年，克里斯出演由艾倫·泰勒執導的《雷神2：黑暗世界》，影片劇情承接《復仇者聯盟》展開 ?。同年，克里斯拍攝邁克爾·曼執導的《駭客交鋒》扮演男主角 ?。同年，克里斯還與朗·霍華德再合作拍攝《大洋深處》，出演捕鯨船的大副，影片根據內森尼爾·菲爾布里克（Nathaniel Philbrick）的同名小說改編，取材自埃塞克斯捕鯨船所經歷的真實的海難 ?。

　　2015年4月12日，第24屆MTV電影獎在洛杉磯揭曉，克里斯作為頒獎嘉賓亮相 ?。5月1日，主演的《復仇者聯盟2：奧創紀元》北美上映 ?。同年客串出演《假期歷險記》 ?。

　　2016年4月22日，主演的《獵神：冬日之戰》于北美/中國大陸同步上映 ?。同年主演《超能敢死隊》 ?。7月，確認出演《星際迷航4》 ?。主演的《雷神3：諸神的黃昏》也在澳大利亞昆士蘭州正式開拍 ?。

　　克里斯·海姆斯沃斯出生于墨爾本，他的童年在墨爾本以及北領地內陸的一個叫布爾曼的土著居民社區度過。克里斯母親利奧妮·海姆斯沃斯是一名英語教師，父親克雷格·海姆斯沃斯是社會服務顧問。克里斯在墨爾本的希斯蒙特中學讀書。家中還有個哥哥盧克·海姆斯沃斯以及弟弟利亞姆·海姆斯沃斯，他們都是演員 ?。在墨爾本讀完高中后，克里斯與家人移居菲利普島。在接觸表演行業之前，克里斯做過各種各樣的工作。 ?