Ο Χέμσγουορθ γεννήθηκε στην Μελβούρνη της Αυστραλίας. Η μητέρα του, Leonie, είναι καθηγήτρια αγγλικών και ο πατέρας του, Craig Hemsworth, είναι σύμβουλος κοινωνικών υπηρεσιών. Αδέρφια του είναι ο Κρις και ο Λουκ Χέμσγουορθ, οι οποίοι είναι επίσης ηθοποιοί. Έχει ολλανδική, αγγλική, σκωτσέζικη, ιρλανδική και γερμανική καταγωγή. Ο ίδιος ο Χέμσγουορθ έχει δηλώσει πως παρόλο που υπάρχει ανταγωνισμός ανάμεσα στα τρία αδέρφια στην δουλειά τους, παραμένουν ενωμένοι : “Είμαστε αδέρφια και ανταγωνιστικοί αλλά αυτό είναι ένα καλό πράγμα. Μας ωθεί παραπέρα και χαιρόμαστε πάντα όταν κάποιος από εμάς κλείνει κάποια δουλειά.”
![](data:image/svg+xml;charset=utf-8,<svg height="900" width="1200" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" version="1.1"/>)
Όταν ο Χέμσγουορθ ήταν 8 ετών, αυτός και η οικογένειά του μετακόμισαν στο Phillip Island, ένα μικρό νησί νοτιοανατολικά της Μελβούρνης. Ο Χέμσγουορθ ανέφερε ότι πέρασε αρκετό χρόνο εκεί να κάνει surfing με τα αδέρφια του.
- Τον Μάρτιο του 2009, ο Χέμσγουορθ μετακόμισε στις ΗΠΑ για να κυνηγήσει την καριέρα του.
- Ο ίδιος και ο αδερφός του Κρις αρχικά έμειναν σε ένα από τα διαμερίσματα του μάνατζερ του Κρις, William Ward, προτού νοικιάσουν το δικό τους διαμέρισμα στο Λος Άντζελες.
