Erede di una delle più importanti famiglie industriali d'America, Armand Douglas "Armie" Hammer nasce il 28 agosto 1986 a Los Angeles, figlio della casalinga Dru Mobley e dell'uomo d'affari Michael Armand Hammer. Suo padre possiede diverse aziende, tra cui la Knoedler Publishing e la Hammer Productions (una società di produzione televisiva e cinematografica). Il suo bisnonno, magnate del petrolio e filantropo, Armand Hammer, era di origine ebreo/russa. Cresciuto fra il Westiside di Los Angeles e le isole Cayman, per gran parte della sua infanzia è stato a Highland Park, un paese nei pressi di Dallas. Iscritto alla Faulkner's Academy di Governor's Harbour e alla Grace Christian Academy, si trasferisce adolescente alla LA Baptist High School della San Fernando Valley, seguito dal fratello minore Viktor. A dispetto di quanto i suoi genitori e i nonni avrebbero voluto, sceglie la carriera di attore a quella di business man e inizia a lavorare in telefilm come: "Ti presento i miei" (2005) di Anthony Russo con Jason Bateman, Portia Rossi, Will Arnett, Michael Cera, Jeffrey Tambor e Jessica Walter; "Veronica Mars" (2006) di Harry Winer con Kristen Bell e Tina Majorino; "Desperate Housewives - I segreti di Wisteria Lane" (2007); "The Reaper" (2009) e "Gossip Girl" (2009). Il debutto sul grande schermo è invece un po' sfortunato, visto che entra nel cast di "Flicka - Uno spirito libero" (2006) di Michael Mayer, in un ruolo quasi invisibile e in mezzo a un cast che comprende Tim McGraw, Maria Bello, Alison Lohman e Ryan Kwanten. Purtroppo, proprio durante le riprese, Hammer assiste alla morte accidentale di un cavallo che scatenerà l'ira del LA Animal Services and American Humane che bloccherà la realizzazione della pellicola fino a comprendere la responsabilità della morte dell’animale, poi semplicemente determinata da una triste circostanza del tutto casuale. Nel 2009 è protagonista del film "2081", basato su un racconto di Kurt Vonnegut. Fu scelto per il ruolo di Bruce Wayne/Batman nel film di George Miller dedicato alla Justice League, "Justice League: Mortal", che a causa dello sciopero degli sceneggiatori e a vari problemi produttivi non fu mai realizzato. Andrà decisamente meglio nel 2010, con la pellicola di David Fincher "The Social Network" con Jesse Eisenberg, Andrew Garfield, Justin Timberlake e Max Minghella, nel quale recita il ruolo dei gemelli Cameron e Tyler Winklevoss. Visto che Fincher non riusciva a trovare due attori adatti per le parti dei Winklevoss, ha scelto infatti un unico interprete, facilitando le scene di coppia, grazie alla computer grafica che gli ha permesso di inserire il volto di Hammer sul corpo di un fotomodello fisicamente simile a lui, Josh Pence. Nel 2012 entra nel cast del drammatico "J. Edgar", diretto da Clint Eastwood (con cui riceve una candidatura allo Screen Actors Guild per il miglior attore non protagonista), nella rilettura di "Biancaneve" con Julia Roberts e Lily Collins e nel 2013 è in "The Lone Ranger" di Gore Verbinski, insieme a Johnny Deep. Più di recente Armie ha partecipato al successo al botteghino "Operazione U.N.C.L.E." (The Man from U.N.C.L.E.), per la regia di Guy Ritchie (2015) ed è uno dei protagonisti di "The Birth of a Nation", per la regia di Nate Parker (2016). Partecipa al film "Animali notturni", scritto e diretto da Tom Ford, basato sul romanzo "Tony and Susan" di Austin Wright, in cui recita al fianco di Jake Gyllenhaal e Amy Adams. Al momento Armie è sul set del film Call me by your name, diretto da Luca Guadagnino e scritto dallo stesso Guadagnino insieme a James Ivory e Walter Fasano, basato sull’omonimo romanzo di André Aciman.Ha ricevuto grandi elogi da parte della critica per la sua interpretazione di entrambi i gemelli Winklevoss, nel pluripremiato film di David Fincher, "The Social Network". La sua performance gli ha fatto ottenere ottime recensioni da parte della critica e lo ha trasformato in uno dei giovani attori emergenti di Hollywood. E' stato nominato nella categoria 'Most Promising Performer' dal Chicago Film Critics Circle, ed è stato premiato come Migliore Attore non Protagonista dalla Toronto Film Critics Association. Il film ha anche ricevuto la nomination ai SAG Award per il Miglior Cast, ed il Golden Globe® come Miglior Film Drammatico.
Di recente Hammer è apparso al fianco di Leonardo DiCaprio nel biopic di Clint Eastwood, "J. Edgar". Nel film, scritto dallo sceneggiatore premio Oscar Dustin Lance Black (Milk), Hammer veste i panni di Clyde Tolson, un avvocato diventato un agente dell'FBI, che diviene l'amante di Hoover.