Bankacı Dru Ann ve iş adamı Michael Armand Hammer'ın çocuğu olarak Los Angeles'ta doğdu. Viktor adında bir erkek kardeşi vardır. Baba tarafından Rus Yahudisi kökenlidir. Gençliğinde ailesiyle birlikte 5 yıl Cayman Adaları'nda yaşadı, daha sonra tekrar Los Angeles'a yerleştiler. Oyunculuk kariyeri için liseyi son yılında bıraktı. Veronica Mars, Desperate Housewives, Gossip Girl gibi çeşitli dizilerin ardından 2010 yapımı Sosyal Ağ'daki (The Social Network) Winklevoss ikizleri rolüyle ün kazandı. 2011'de Clint Eastwood'un J. Edgar filminde yer aldıktan sonra 2013 yapımı Maskeli Süvari'de (The Lone Ranger) kovboy John Reid rolüyle beğeni topladı. Bu filmde başrolü Johnny Depp ile paylaştı.
The Man from U.N.C.L.E., Gece Hayvanları, Mayın (Mine) filmlerinin ardından 2017 yapımı Son Portre (The Final Portrait) filminde Amerikalı yazar James Lord'u canlandırdı. Aynı yıl çekilen Andre Aciman romanından uyarlama Call Me By Your Name filmindeki doktora öğrencisi Oliver rolüyle En İyi Yardımcı Oyuncu dalında Altın Küre adayı oldu.
2010'da Elizabeth Chambers'la evlenen oyuncunun 2 çocuğu bulunmaktadır.