1892. július 3-án született Nagykikindán. Kaposváron, végül Lipcsében tanult. A század elején európai szintű történészképzés folyt Magyarországon külföldön tanult történetírók a legjobb pozitivista hagyományok szellemében tanították a mesterség fortélyait - mindenekelőtt a tudományos forráskritika módszereit. Tanulmányai után a budapesti Kereskedelmi Akadémia tanára és a bécsi Theresianische Akademie magyar prefektusa. Szolgál az I. világháborúban, utána Klebelsberg Kunó megbízásából részt vesz az ún. bécsi levéltári expedícióban: a Kossuth-emigráció törökországi történetét bemutató kötethez gyűjt anyagot - kötete 1927-ben jelenik meg.
Szekfű Gyula így jellemzte Hajnalt:
"... igazi kutató elme, aki problémákat lát és megoldásukhoz módszerekkel és ismeretekkel fog. Az újkori történet modern műveléséhez szükséges diplomatikai, közigazgatástörténeti és ún. szellemtörténeti műveltségének birtokában van. ... Kétségtelenül fiatal tehetség, aki azonban példátlan munkaerővel ls kötelességtudással vetette magát az újkori történetre."
1922-ben megházasodik és az Esterházy-család szolgálatába áll, történetükkel kapcsolatos tanulmányokat és forráskiadványokat ír és szerkeszt. A herceg szolgálatában töltött évek úgy tűnik meglehetősen keservesek voltak, erről több levele tanúskodik. Nyolcévnyi munka után is félt a hercegtől és köreitől, féltette egzisztenciáját. Tartott attól, hogy ha elhagyja a hercegi szolgálatot, akkor a család sértettsége, bosszúja utoléri. Sajnálta a befektetett munkát is, mégis, amikor felmerül a lehetőség, hogy katedrát kaphat, nem tétovázik, hanem igent mond.
A Magyar Tudományos Akadémia 1928-ban választotta levelező tagjává, amit 1939-ben követett a rendes taggá választás. 1930-ban katedrát kap a budapesti egyetem újkori egyetemes történeti tanszékén. Valamennyi egykori hallgatója és kollégája egyetértett abban, hogy előadásai nagyon érdekesek voltak - de csak azok számára, akik valóban odafigyeltek. Odafigyelni azonban nem volt könnyű, mert iskolapéldaszerűen rossz előadó volt: halkan, monoton hangon beszélt, nem volt kontaktusa a hallgatósággal. 1931-től 1942-ig a Századok szerkesztője.
Hajnal a tudós szerepét az élet aktualitásaiban kétségtelenül túlbecsülte. A kiirthatatlan igénye az objektív szenvedély nélküli felsőbbrendű tudós teljesítményeket illetőleg a múlt század tudományos optimizmusában gyökerezett. Nem csatlakozott a két szembenálló irányzat egyikéhez sem, sőt egyre határozottabban kinyilvánította különállását az uralkodó szellemtörténeti iskolától és, bár kevésbé élesen, de a pozitivizmustól is elhatárolta magát. Ezzel voltaképpen elszigetelte magát.
Furcsa helyzet alakult így ki: professzor volt az ország első egyetemén, a Századok szerkesztője, külföldi konferenciák résztvevője: hivatalosan tehát elismert, megbecsült tudós. Ugyanakkor érzékelnie kellett, hogy különállását nem nézték jó szemmel. E furcsa kettőséget egyetlen pillanatba sűrítve élhette meg 1939-ben, akadémiai székfoglalójának fogadtatásakor:
"Díszes közönség volt jelen, nem miattam, hanem mert Hegedűs Lóránt is felolvasott azon az ülésen. Főhercegek, püspökök, bankárok, stb. előtt beszéltem arról, hogy a gép nem lehet magántulajdon. Utána fagyos csönd, elmaradt az obligát gratuláció, mintegy bojkottálva ültem egydül a padszélen: s rámragadt aztán a "neomarxista" gúnynév."
Egyetemes történeti főműve Az újkor története 1936 végén jelent meg. A Magyar Szemle lelkes recenziója egy új nagy történészegyéniség porondra lépését jelentette be, aki nem szellemtörténész, de nem is pozitivista, hanem valami új: szociológus történész. 1939-ben pedig nagy elméleti tanulmánya, a "Történelem és szociológia" került kiadásra, amelyről Krakkóban és Poznanban is tart előadásokat.
1949 őszén jelenik meg a Válasz című folyóiratban "Az első gépek" című esszéje, amiért a Szabad Nép éles hangú támadást indít ellene és a Válasz ellen. "Az első gépek" valóban Hajnal egyik legjobb, ma is elgondolkodtató írása, de jobb lett volna, ha az asztalfiókban marad. Az erőltetett iparosítás beindítása idején egy ilyen "erőltetett humanizálási" program természetesen mindenképpen "reakciósnak" minősült volna; ám az a körülmény, hogy írása az ekkor már nyilvánvalóan halálra ítélt Válaszban jelent meg, végzetesnek bizonyult.
A Szabad Nép 1949. szeptember 25-i számában egy aláírás nélküli cikk jelent meg "A Válasz a lejtőn" címmel, amely rendkívül éles hangon támadta a folyóiratot és a körülötte tömörülő értelmiségi csoportot. Idézet a cikkből:
"... ott brekeg az egész burzsoá-kispolgári l'art pour l'art mocsara, Kosztolányi apró utódai, akik az intellektuális anarchiát, a szemérmetlen individualizmust, nihilizmust, pornográfiát képviselik. Az imperializmusnak ezek a szennyes irodalmi ügynökei hihetetlen cinizmussal törnek a dolgozók öntudatának elerőtlenítésére..."
Hajnal erre így reagált: "...az az érzésem, hogy ha magában a Szovjetunióban publikáltam volna, megértőbben kezeltek volna, mint nálunk. Itt a fiatal történészeknek fájt a csípés, amire rászolgáltak, a marxista tanok üres sablonként való használata miatt..."
A folyóirat megszűnik, Hajnalt pedig megfosztják akadémikusi címétől és katedrájától is. Nyugdíjazásakor ezt írja:
"...A múlt évben egy cikket írtam, ami bizonyára végzetes volt a számomra, Tudnék Sztálin-idézeteket hozni, amik meglepően támogatnák egyes fejtegetéseimet, a munka egyéni szférájának megőrzését, kiépítését illetőleg. Mindegy, cikkem kétségtelenül nem felelt meg a marxizmusnak. S mégis, hasonló gondolatok hirdetése, szerintem, oly feszítőerővel hatna a nyugati polgáir világra, a végső cél, az igazi egyenlőség-társadalom elérésére, amire ez a polgári társadalom, egyelőre nem tudja őszintén rászánni magát. Még egy évvel ezelőtt nem hittem a világellenségeskedés mai kiélesülésében, azt gondoltam, a Szovjet fokozatos békés feszítőerővel is megváltoztathatja a szívósan ellenálló nyugati társadalmakat is. Ma már nem írnám meg e cikket, még ha veszélytelenül is tehetném; mert átértem, hogy egy kemény hadiállapotban nincs helye különvéleménynek....
Nekem most eléggé nehéz lesz az életem. De amint mindig is úgy éreztem, hogy az üldözöttek sorsáért, szenvedéseiért én is felelős vagyok... most is arra gondolok, hogy évszázadokon át milliók szenvedtek, az emberiségnek nagyobbik része, s hogy én úgy töltöttem ifjúságom, hogy mások nyomorát az élet rendelésének tartottam. Semmi igazságtalanságot nem érzek tehát, ... ha most, öregkoromra engem is megpróbáltatások érnek."
Méltatlan, megalázó körülmények között, megrendült egészségi állapotával és nem szűnő anyagi gondokkal küszködve dolgozott mégis tovább, egészen 1956-ban bekövetkezett haláláig. Visszatért eredeti szakterületéhez, utolsó éveit most már teljesen az írástörténeti kutatásainak szentelte. És sikerült bizonyítania: ekkor írta meg nagy művét a középkori egyetemeken folyó írásoktatásról, amelyben tulajdonképpen a már a habilitáns munkájában felállított és őt azóta is foglalkoztató elméletét fejti ki és támasztja alá óriási bizonyító anyaggal. A könyv 1954-ben jelenik meg, franciául. 1955-ben még megkapta a történelemtudományok doktora címet, munkája nemzetközi elismerését azonban, ami az igazi elégtétel lett volna számára, már nem érhette meg.
Igazi tudóstípus volt, rendkívül erős hivatástudattal, őszinte és kissé naiv hittel a tudomány fontosságában. Őszinte ember volt: taktikázni nem tudott, nem is akart, tudományos meggyőződéséhez mindvégig hű maradt. Féltucat társaságnak volt tagja, ám politikai pártnak egynek sem. Hajnal István 1956. június 16-án halt meg.
