Comenzó a actuar desde temprana edad y ganó reconocimiento rápidamente por su papel como Michael Sullivan Jr.

[2]​ Dado su éxito en el béisbol, Hoechlin renunció momentáneamente a la actuación para dedicarse a su carrera como beisbolista, y por ello rechazó varias reuniones con productores y papeles en películas, entre estos el de Emmett Cullen en Twilight (2008).

[6]​ Su regreso a la pantalla grande fue con el papel de Wes Harding en la película Grizzly Rage (2007) y Shawn Hodges en la serie CSI: Miami.

[9]​ Sobre esto, comentó que estaba feliz de haber regresado a la actuación y se volvió muy cercano al elenco.

[6]​ Hoechlin abandonó Teen Wolf al finalizar la cuarta temporada para enfocar su carrera en el cine.

[14]​ Más tarde, apareció de forma recurrente en el Arrowverso repitiendo su papel como Superman en Arrow, The Flash, Legends of Tomorrow y Batwoman como parte de los crossovers anuales Elseworlds y Crisis on Infinite Earths.

[17]​ Tenía previsto interpretar a Boyce Fox en Cincuenta sombras más oscuras (2017), pero finalmente no apareció en la cinta.

[19]​ En 2019, apareció en dos episodios de la serie Another Life y también protagonizó la comedia romántica Can You Keep a Secret?