Hadley Robinson estudio en la Escuela Juilliard e hizo su debut cinematográfico interpretando a Sallie Gardiner Moffatt en la película nominada al Óscar Mujercitas, dirigida y adaptada por Greta Gerwig y producida por Amy Pascal. La película está protagonizada por Saoirse Ronan, Emma Watson, Florence Pugh y Timothée Chalamet, y Sony Pictures la estrenó en diciembre de 2019.

Podremos ver a Robinson como Joyce Simdars en The Boys in the Boat, dirigida por George Clooney. Basada en la exitosa novela homónima, la película cuenta la triunfante historia de unos marginados del equipo de remo masculino de la Universidad de Washington, que sorprendieron al mundo al ganar el oro en las Olimpiadas de Berlín en 1936. La película, que cuenta con las actuaciones de Callum Turner y Joel Edgerton, se estrenará el 25 de diciembre de 2023.

Robinson ha protagonizado recientemente Apéndice de 20th Digital Studio, una comedia de terror dirigida y escrita por Anna Zlokovic. La película tuvo su debut mundial en SXSW en marzo de 2023 y fue adquirida por Hulu Originals, que la estrenó en plataformas el 2 de octubre de este año.

En 2022, Robinson interpretó a Mattie en Los Crímenes de la Academia junto a Christian Bale y Gillian Anderson. Esta película de suspense y misterio, escrita y dirigida por Scott Cooper, es una adaptación de la novela homónima de 2006 de Louis Bayard y se estrenó en cines el 23 de diciembre de 2022, antes de estrenarse en Netflix el 6 de enero de 2023.

En 2021, Robinson interpretó a Vivian en la película original de Netflix Moxie, dirigida y producida por Amy Poehler. Basada en la novela del mismo nombre de Jennifer Mathieu, la película cuenta la historia de una adolescente de Texas (Robinson) que organiza una revolución feminista en su escuela secundaria después de enterarse del pasado reivindicativo de su madre. Netflix estrenó la película el 3 de marzo de 2021. En 2020, Robinson interpretó a Laurey en el thriller psicológico de Charlie Kaufman, Estoy Pensando en Dejarlo, protagonizada también por Jesse Plemons, Jessie Buckley, Toni Collette y David Thewils.

Ya en la pequeña pantalla, Robinson interpretó el papel de Jeanie Buss en la serie de HBO Max Tiempo de Victoria: La Dinastía de Los Lakers, junto a John C. Reilly y Jason Clarke. Dirigida por Adam McKay y basada en el libro de Jeff Pearlman Showtime: Magic, Kareem, Riley, and the Los Angeles Lakers Dynasty of the 1980s, la serie narra las vidas profesionales y personales de los jugadores de Los Lakers de Los Ángeles en la década de los 80. La segunda y última temporada se estrenó en agosto de 2023.

En televisión hemos podido verla también en la versión norteamericana de Utopia (en los papeles de Lily y Charlotte) y Fosse/Verdon (como Caroline).