[1]​ Hannah es hija de Barry Arterton y Sally-Anne Heap.

Su hermana mayor es la actriz Gemma Arterton.

[2]​ Hannah se entrenó en la prestigiosa escuela Royal Academy of Dramatic Art (RADA).

En 2013 interpretó a Korinna, una sirvienta de la princesa Ariadne, en la primera temporada de la serie Atlantis.

[3]​ En 2016 se unió al elenco principal de la serie The Five donde interpreta a la detective Ally Caine, la compañera del detective sargento Danny Kenwood (O.T.