Kariera Po raz pierwszy został zaangażowany do roli aktorskiej Króla Artura w dwóch odcinkach serialu Guinevere Jones (2002) na podstawie legend arturiańskich z udziałem Damiena Bodiego. W jednym z odcinków opery mydlanej Sąsiedzi (2002) wystąpił jako Jamie Kane, który pracuje w hurtowni części samochodowych Moco. W serialu Sądny dzień (2002) pojawił się jako smyk. W 2004 bez powodzenia brał udział w przesłuchaniach do roli Robbiego Huntera w operze mydlanej Zatoka serc (Home and Away). Później powrócił tam, z sukcesem pretendując do roli Kima Hyde. Po wygranym castingu przeniósł się do Sydney, aby dołączyć do obsady serialu. Za rolę w produkcji był dwukrotnie nominowany do nagrody Logie Award, którą zdobył w 2005. Opuścił Zatokę serc 3 lipca 2007. Hemsworth ujawnił później, że chociaż stał się rozpoznawalny, jego praca w tej produkcji nie przyniosła mu szacunku branży filmowej. Od 26 września do 7 listopada 2006 uczestniczył w piątej edycji programu Dancing with the Stars; w parze z profesjonalną tancerką Abbey Ross zajął piąte miejsce. mały|upright|Hemsworth na Tribeca Film Festival (2012) W początkowych scenach filmu J.J. Abramsa Star Trek (2009) zagrał George’a Kirka, ojca Jamesa T. Kirka. Rola została początkowo zaoferowana Mattowi Damonowi, który odmówił;