Hannah Dakota Fanning 1994. február 23-án született a Georgia államban található Conyers-ben. Édesanyja, Heather Joy (született Arrington) profi teniszező, édesapja, Steven J. Fanning pedig baseball játékos volt, majd később színészkedett is, bár inkább csak kisebb szerepeket kapott sorozatokban, végül elektronikai cikkekkel kereskedett Los Angeles-ben. Dakota a pár első gyermeke, később született egy húga is, Elle. Az édesapja a Dakota nevet szerette volna első lányának, édesanyja pedig a Hannah-t, így kapta meg végül a Hannah Dakota nevet. Anyai nagyapja, Rick Arrington hivatásos amerikai futball játékos volt, nénikéje, Jill Arrington pedig ESPN riporter. Dakota félig német, a neve pedig ír származású. Apai nagyanyja a németországi Ludwigshafenben született. A családja a Southern Baptist Convention tagja. Mielőtt Dakota debütált volna a mozik világában, a családi házban alakította ki saját színészi karrierjét. A korához képest mindig is nagyon aktív volt: gyakran tett egy takarót a pólója alá, és úgy tett, mintha babát várna, akinek szerepét később húga vette át. Ezen kívül járt egy közeli játszóházba is, ahol a gyerekek hetente állítottak össze egy saját kis darabot, amit aztán megmutattak a szüleiknek. A többi gyerek szülőjének feltűnt Dakota kitűnő teljesítménye, és azt tanácsolták szüleinek, hogy vigyék őt el egy ügynökséghez. Azt mondták, szerintük Dakota rendkívül tehetséges. A család hat hetet töltött Los Angelesben, távol Georgia-i otthonátol. A kitartásnak azonban meglett az eredménye, hiszen Dakota öt évesen megkapta első szerepét kapta az egyik nemzetköz Tide reklámban. Rengeteg gyerek közül választották ki őt. Első jelentősebb színészi munkáját egy vendégszerep jelentette az NBC drámasorozatában, a Vészhelyzet-ben, ami máig az egyik kedvenc szerepe. ("Egy autóbalesetet szenvedő lányt alakítottam, akinek leukémiája van. Nyakmerevítőt és orrcsövet kellett viselnem két napig, amíg dolgoztam.") Ezutén olyan sorozatokban szerepelt vendégszereplõként mint a CSI: A helyszínelők, a The Practice, és a Spin City. Az Ally McBeal című sorozatban a fiatal Ally-t, a The Ellen Show-ban egy kislányt alakított. 2001-ben a Nevem Sam című filmben Sean Penn-nel játszott együtt. A filmért a Screen Actors Guild-díjra jelölték, amit meg is nyert, ezzel hét évesen ő volt az eddigi legfiatalabb, aki hazavihette a díjat. Emellett a szerepért megkapta a a Legjobb fiatal színész kategória díját a BFCA-n. 2002-ben Steven Spielberg rendező őt választotta ki a főszereplő gyerek, Allison "Allie" Clarke szerepére az Elrabolva című minisorozatba. Ebben az időben igen pozitív kritikákat kapott. Ugyanebben az évben még három filmben szerepelt: először a Csapdában című filmben alakított egy elrabolt gyereket, aki túljár elrablói eszén, majd ezt követte Reese Witherspoon fiatalabb alakjának megformálása a Mindenütt nőben, végül Katie karaktere Az erdő foglyaiban. Egy évvel később, 2003-ban két kiemelkedő filmben is láthattuk: a Nagydumás kiscsajokban egy folyton idegeskedő kislányt formált meg, akinek dadája - akit nem mellesleg Brittany Murphy alakított a filmben - próbálja megmutatni az élet vidámabb oldalát, majd az A macska - Le a kalappal!-ban Sallyt formálta meg. Dakota ezen kívül szinkronizálni is kezdett, méghozzá animációs filmekben, köztük a Disney angol nyelvű Totoro - A varázserdő titkában Satsukit, a Fox Family Guy-ában egy kislányt, vagy Az igazság ligájában a fiatal Wonder Womant. 2004-ben szerepelt a Tűzben edzett férfi című filmben, melyben Pitát, a kilenc éves lányt alakította, aki beférkőzik az őt emberrablóktól védő ember (Denzel Washington) szívébe. Egy évvel később debütált a Bújócska, melyben Robert De Niro-val játszott együtt. Ezt követően Lilo hangját kölcsönözte a Lilo és Stitch 2. - A csillagkutyabaj című Disney mesében. Feltűnt egy kisebb szerepben Rodrigo Garcia filmjében, a Megállíthatatlanban. A filmben kilenc perces jelenete volt Glenn Close színésznővel. Ez időtájt vették fel a szinkront a Caroline és a titkos ajtóhoz is, ami csak sokkal később, 2009-ben került a mozikba. 2004 októberében fejezte be Az álmodozó forgatását, amiben Kurt Russell-lel szerepelt együtt. A Világok Harca című filmben Tom Cruise kislányát alakította. Mindkét filmet 2005-ben mutatták be, és sikert arattak a kritikusoknál. Steven Spielberg (a Világok harcának rendezője) ezúttal is nagyon meg volt elégedve Dakota teljesítményével. Miután a film forgatását befejezték, Dakota a Malac a Pácban című filmen kezdett el dolgozni, aminek forgatása 2005 májusában fejeződött be Ausztráliában. 2006 nyarán Dakota a Hounddog-on munkálkodott. A szülei eleinte nem akarták megengedni neki, hogy szerepeljen a filmben, mert az egyik jelenetben megerőszakolják a karakterét. Dakota ügyesen érvelt: "Valójában nem ez történt. Ez csak egy film, ezt hívják színészetnek." Később jelölték Oscar-díjra is, így ő lett az Oscar történetének legfiatalabb tagja. A Forbes magazin szerint csak 2006-ban négy millió dollárral lett gazdagabb. 2007 tavaszán részt vett a Szárnyas teremtmények forgatásán. A filmben olyan más színészekkel láthatjuk együtt, mint Kate Beckinsale, Guy Pearce, Josh Hutcherson, Forest Whiteaker, vagy Jennifer Hudson. Anne Hegant alakítja, a lányt, aki tanúja apja meggyilkolásának, és aki a tragédiát követően a valláshoz fordul. Ugyanezen év júliusában három napig forgatta a Cutlass című rövidfilmet, ami a Glamour olvasók saját esszéjének megfilmesítéséből álló rövidfilm-sorozat egy része. A rövidfilmet Kate Hudson rendezte. Ezután szeptembertől év végéig Az energiát forgatta, amiben Cassie Holmest, a 13 éves médiumot formálta meg. 2008 januárjában kezdődtek az A méhek titkos élete című film munkálatai, amit Sue Monk Kiss regénye alapján készítettek el. A történet az 1964-es Dél-Karolinában játszódik, Lily Owens-szel (Dakota) a főszerepben. Lily otthagyja magányos életét és apjával való viharos kapcsolatát, hogy felkutassa édesanyja titokzatos múltját. Két filmje, a Caroline és a titkos ajtó, valamint Az energia ugyanazon a napon, 2009. február 6-án kerültek bemutatásra. Ő játszotta Janet Stephenie Meyer könyvei alapján készült Twilight Saga második és harmadik részében, az Újholdban, valamint a Napfogyatkozásban. Az Újholdat 2009. november 20-án, a Napfogyatkozást pedig az ezt követő júniusban mutatták be. 2010-ben szerepelt a The Runaways - A rocker csajokban Kristen Stewart, Stella Maeve és Scout Taylor-Compton oldalán. A filmben Cherie Curriet, az együttes énekesnőjét alakította. Ezután év végétől 2011 elejéig forgatta a Hajnalhasadást (Twilight Saga 4.), szintén Jane szerepében. 2010 decemberében bejelentette, hogy amíg el nem végzi a középiskolát (Campbell Hall School), addig nem vállal főszerepeket. 2011 júniusában azonban ismét munkához látott. Nyáron el is játszotta Tessa szerepét a Now is Good-ban. A Marc Jacobs egyik parfümének, az Oh, Lola!-nak lett a kampányarca, ám az Egyesült Királyságban a reklámot a túlzott erotika és Dakota kiskorúsága miatt betiltották azzal a magyarázattal, hogy úgy tűnik, mintha gyermekprostitúció volna. 2011-ben eljátszotta Annie Jamest a The Motel Life-ban, amit 2012-ben be is mutattak. Szintén 2011 őszén leforgatta az Effie Grayt, amit Richard Laxton rendezett és többek között Emma Thompson, Greg Wise, valamint Julia Walters is feltűnik benne. A filmet végül 2014-ben mutatták be. 2012. januárjában Dakota aláírta szerződését William Morris Endeavornál, mely szerint szerződése az Osbrink Talent Agency-vel tíz évre meghosszabítódik. 2012 augusztusában leszerződött, hogy eljátssza Dena Brauer öko-terroristát a Night Moves című thrillerben, olyan színészek mellett, mint Jesse Eisenberg vagy Peter Sarsgaard. A filmet Kelly Reichardt rendezte és három öko-terroristáról szól, akik egy biofarmon dolgoznak és összefognak, hogy felrobbantsanak egy gátat. A forgatás 2012. október 16-én kezdődött, a filmet 2013. szeptember 1-jén mutatták be a Velencei Filmfesztiválon. Szintén szeptemberben debütált a The Last of Robin Hood, melyben Beverly Aadlandot alakítja. 2013 februárjában csatlakozott az Every Secret Thing című film stábjához is, mely Laura Lippman regényén alapul. Bemutatójára 2015 májusában került sor. 2014 elején a Sam - Kismadár nagy kalandja című animációs filmben szinkronizált. 2015-ben megjelent a The Benefactor, amiben Theo James oldalán játszotta el Oliviát. 2015-ben Koolhoven megerősítette, hogy Jack Roth csatlakozott a Brimstone stábjához. 2015 júniusában a The Hollywood Reporter számolt be róla hogy Dakota és Kit Harington váltják a filmben Mia Wasikowskát és Robert Pattinsont. A forgatást június 15-én kezdték meg, és jártak Romániában, Spanyolországban és Németországban is. 2016 júliusában beválasztották a The Bell Jar filmadaptációjába, méghozzá Esther Greenwood szerepére. 2018-ban pedig a The Alienist cimű sorozatban szerepel Daniel Brühl és Luke Evans oldalán, valamint feltűnik még Sandra Bullock, Cate Blanchett, Anne Hathaway oldalán az Ocean's Eight cimű filmben. Végül a Viena and the Fantomes cimű filmben szerepel Evan Rachel Wooddal.  2019-re várható Quentin Tarantino filmje a Once Upon a Time in Hollywood cimű életrajzi dráma, amelyben Margot Robbie, Leonardo Dicaprio és Brad Pitt mellett játszhat.