Budapesten született 1921. július 17-én jómódú, asszimilálódott zsidó családban, édesapja, Szenes Béla újságíró, színpadi szerző, műfordító volt. Hanna (akit Anikónak anyakönyveztek) a Baár-Madas református leánygimnáziumban tanult, és már abban az időben verseket is írt. A zsidótörvények, az egyre erősödő diszkrimináció és a nácizmus előretörése cionistává tették, 1939 szeptemberében elhagyta Magyarországot. Palesztinába ment, ahol előbb a lányok számára fenntartott nahalali mezőgazdasági iskolába járt, majd Caesareában egy kibucban dolgozott.
A második világháború kitörése után úgy döntött, harcolni fog a fasizmus ellen, visszatér Európába, hogy segítse a zsidó ellenállási mozgalom munkáját és kimentse családját és zsidó honfitársait Magyarországról. 1942-ben csatlakozott a palesztinai Hagana mozgalom Palmach nevű fegyveres csoportjához, majd 1943 júniusában bevonult a brit hadseregbe. Az alapkiképzést követően Egyiptomban kapott ejtőernyős, hírszerzési és rádiós kiképzést, hogy társaival a náci vonalak mögött megszervezzék és segítsék az ellenállási mozgalmat, üldözötteket mentsenek. Két társával együtt 1944 márciusában Jugoszlávia partizánok által ellenőrzött területe felett dobták le őket. Egy ideig ezen a területen maradtak, majd június 9-én elindultak az immár német megszállás alatt álló Magyarország felé. Valószínűleg árulás következtében a határ átlépése után szinte azonnal egy csendőrjárőr elfogta és a pécsi kémelhárításra vitte őket.
Ekkor kezdődött el a fiatal lány öt hónapig tartó kálváriája, amelynek során számtalanszor kivallatták, kegyetlenül megkínozták, ám soha nem tudták rávenni arra, hogy küldetésükről, bajtársairól bármit is eláruljon. Először a Gestapo kezére került, akik Budapestre vitték és itt vallatták, majd szeptemberben a magyar kémelhárítás követelte, és át is adták számukra. Céljaik elérése érdekében édesanyját is letartóztatták, de Szenes Hannát a vele való szembesítés sem törte meg. Október 28-án katonai bíróság elé állították, amely hűtlenség és hazaárulás vádjával halálra ítélte. Fellebbezni nem engedték, de kegyelmet kérhetett volna, ezt azonban elutasította, mondván: gyilkosoktól nem kér kegyelmet. Szenes Hannát 1944. november 7-én a Margit körúti fegyház udvarán agyonlőtték, édesanyjától, akivel kérése ellenére már nem találkozhatott, levélben búcsúzott el, utolsó versét az anyja a ruhája egyik zsebében találta meg.
Földi maradványait 1950-ben Izraelbe szállították és a jeruzsálemi Herzl-hegyen, Izrael nemzeti panteonjában helyezték örök nyugalomra. A zsidó államban nemzeti hősként tisztelik, számos utca és tér viseli a nevét, 2001-ben Izrael Állam budapesti nagykövetségén emléktáblát és -termet avattak tiszteletére. Budapest VII. kerületében a Jósika és a Rózsa utca által határolt kis teret róla nevezték el, 2020-ban itt avatták fel miniszobrát, Kolodko Mihály alkotását. A magyarországi zsidó szervezetek és az UNESCO Magyar Nemzeti Bizottsága kezdeményezésére az UNESCO Közgyűlése a 2021-es év kiemelt fontosságú évfordulói sorába felvette Szenes Hanna születésének centenáriumát is. Budapesten, a Frankel Leó út 78. alatti társasház falán idén 130 négyzetméteres tűzfalfestmény készült róla. 1999-ben Dénes Gábor készített róla dokumentumfilmet, amelyben archív felvételek, fotók, visszaemlékezések és a költő naplórészletei mellett olyan emberek szólalnak meg, akik személyesen ismerték őt.
Naplóját, leveleit és verseit a Szépirodalmi Kiadó jelentette meg 1991-ben. Írásaiból egy nagyon érzékeny, tudatos, fiatal kora ellenére is éretten gondolkodó ember alakja rajzolódik ki. Írt egy erősen önéletrajzi ihletésű egyfelvonásos darabot is A hegedű címmel. Több versét, például a Boldog a gyufa kezdetűt Izraelben népdalként éneklik. 2020-ban teljes irodalmi hagyatéka az Izraeli Nemzeti Könyvtár birtokába került.
