不少人認識到海莉·阿特維爾是因為她出演了《美國隊長》，並且在其中飾演一位對美國隊長史蒂夫羅傑斯非常重要的人，在《復仇者聯盟4：終局之戰》後，美國隊長為了留在她身邊而沒有選擇穿越回現代。
海莉·阿特維爾在漫威電影宇宙中飾演的卡特特工深入人心，並且漫威與ABC臺還特別為其定製了《特工卡特》連續劇，可以講，漫威電影宇宙前三階段中，她的故事始終貫穿其中。
海莉·阿特維爾從小在一種波希米亞式的寬容開放的的環境下長大，她的母親在房地產界工作，父親是位來自美國加州的攝影師，但兩人在她兩歲時便已分居。
2006年，海莉·阿特維爾出演了《美麗曲線》，2008年，她主演的《故園風雨後》獲得第68屆美國金球獎迷你劇最佳女主角的提名，2011年，她出演了漫威漫畫改編的電影《美國隊長》，到了2012年12月7日，她主演的《永無寧日》第一季於英國上映，2015年1月，主演ABC電視臺推出圍繞美國隊長女友佩吉·卡特故事的電視連續劇《特工卡特》首播。
而早在她17歲時，選擇放棄了進入牛津學習哲學的機會而選擇了倫敦市政音樂戲劇學院，為了學費而接下的PRINGLES薯片廣告是她的首份正式表演工作，之後因為2006年的《美麗曲線》大獲成功後被導演Saul Dibb帶到了影片《公爵夫人》中與凱拉·奈特利對戲，她也被譽為奈特利之後英國電影界出現的最具天賦的女演員。
另外，海莉·阿特維爾還同《神秘博士》的比莉·派佩一起出演了兩部經典小說改編成的BBC電視電影《霧中紅寶石》和《曼斯菲爾德莊園》。