Hallie Kate Eisenberg ist das jüngstes von insgesamt drei Kindern einer jüdischen Familie. Sie wurde am 2. August 1992 in East Brunswick, New Jersey (USA) geboren. Hallie Kate hat einen älteren Bruder, Jesse Eisenberg, der ebenfalls Schauspieler ist. Schon seit dem Ende der 1990er Jahre wirkte sie in verschiedenen Werbespots mit. Landesweit bekannt wurde sie vor allem durch ihr Mitwirken für den Erfrischungsgetränkegiganten Pepsi.

Ihr Spielfilmdebüt gab Hallie in „Paulie – Ein Plappermaul macht seinen Weg“. Es folgten meist kleinere Rollen in Fernseh- und Kinofilmen. An der Seite von Al Pacino spielte sie 1999 in „Insider“. Im Jahre 2000 erhielt sie ihre erste Hauptrolle in dem Film „Beautiful“.

Für ihre Darstellung in „Billys Wette oder Wie man gebratene Würmer isst“ wurde sie 2007 für die „Young Artist Awards“ als beste Nebendarstellerin in einem Spielfilm nominiert.

Ihre Filmkarriere unterbrach sie 2010 um auf das College zu gehen.