Hafsia Herzi n'a que 13 ans lorsqu'elle décroche un rôle, certes mineur, dans Notes sur le rire, un téléfilm pour France 3 adapté du roman de Marcel Pagnol. Elle enchaîne avec quelques rôles de figuration, et auditionne pour les séries Plus belle la vie et Sous le soleil ; essais au terme desquels elle n'est pas retenue. C'est en 2005 que la chance tourne pour la jeune comédienne : sa rencontre avec Abdellatif Kechiche s'avère décisive, puisque ce dernier lui offre le premier rôle de La Graine et le mulet, dans lequel elle incarne brillamment et avec sincérité le personnage de Rym. Coup d'essai, coup de maître : Hafsia Herzi décroche successivement le Prix Marcello Mastroianni de la 64ème Mostra de Venise en 2007, et le César du Meilleur espoir féminin début 2008. N'ayant jamais pris de cours pour exercer le métier d'actrice, elle quitte Marseille dans la foulée et part s'installer à Paris, où elle s'inscrit en droit à l'université, se met à suivre des cours de théâtre au conservatoire et prend même des cours de diction pour atténuer son accent méditerranéen. Elle décide de se consacrer exclusivement au cinéma, et obtient rapidement les rôles principaux de Française et de L'Aube du monde, pour lequel elle apprend l'irakien. En 2009, elle joue sous la direction de Francis Huster dans Un homme et son chien, aux côtés de Jean-Paul Belmondo avant de partager la vedette avec Jacques Dutronc pour le quatrième film de Xavier De Choudens : Joseph et la fille. L'année 2011 semble être celle de la consécration pour la jeune comédienne puisqu'on la retrouve à l'affiche de quatre films et pas des moindres : Jimmy Rivière de Teddy Lussi-Modeste, Le Chat du rabbin où elle se prête à l'exercice du doublage, L' Apollonide - souvenirs de la maison close de Bertrand Bonello et La Source des femmes de Radu Mihaileanu, aux cotés de la très demandée Leïla Bekhti.