Тодд Хейнс родился 2 января 1961 года в Лос-Анджелесе, штат Калифорния. Свои первые любительские фильмы он снимает ещё в школе. В 1985 году Хейнс получает степень бакалавра по искусству и семиотике в престижном Браунском Университете, к этому моменту в его активе уже несколько короткометражных лент, в их числе картина «Убийцы» (1985) о взаимоотношениях Артюра Рембо и Поля Верлена.
После получения диплома Хейнс приезжает в Нью-Йорк, где он снимает 43-минутный фильм «Суперзвезда». История жизни известной поп-певицы 70-х годов Карен Карпентер, умершей от анорексии, разыгрывается с помощью кукол Барби и Кена. После нескольких фестивальных показов на демонстацию и распространение ленты налагается судебный запрет в связи с нарушением авторских прав на музыку группы The Carpenters. Тем не менее, Хейнса успевают заметить, а картина «Суперзвезда» вскоре становится андеграундной классикой.
Полнометражный художественный дебют Хейнса «Яд» (1991) представляет собой нарезку из трёх разножанровых историй: псевдодокументального расследования о летающем семилетнем мальчике, убившем своего отца; пародии на малобюджетное кино 50-х — чёрно-белого фантастического хоррора о прокажённом учёном; гомоэротической тюремной драмы по мотивам «Дневника вора» Жана Жене. Реакция на фильм противоречива: с одной стороны картина резко осуждается представителями праворадикальной общественности, с другой — получает несколько важных наград (в том числе гран-при Sundance Film Festival и приз «Тедди» Берлинского кинофестиваля). Режиссёра же критика зачисляет в представители New Queer Cinema.
Но уже во второй своей полнометражной картине «Безопасность» (1995) Хейнс выходит за узкие рамки гей-кино. События фильма разворачиваются в Калифорнии в конце 80-х. Главная героиня, образцово-показательная домохозяйка в исполнении Джулианны Мур, неожиданно начинает испытывать аллергию буквально ко всем достижениям XX века, от топливных присадок до презервативов. Картина, первые сцены которой сняты в традиционной реалистической манере, к финалу приобретает всё более карикатурные формы и демонстрирует отчуждение современного человека от окружающей его среды. Многие критики называют фильм Хейнса «Безопасность» в числе достижений независимого кино 90-х и рассматривают его как своеобразный приговор эпохе правления Рональда Рейгана. Эта лента также дала старт блестящей кинокарьере актрисы Джулианны Мур.
На Каннском кинофестивале 1998 года Хейнс представляет свой фильм-расследование «Бархатная золотая жила» об эпохе глэм-рока 70-х. Несмотря на то, что рассказанная в картине история полностью вымышлена, в героях «Бархатной золотой жилы» легко угадываются Игги Поп и Дэвид Боуи. В фильме звучат композиции многих известных музыкантов того времени, часть песен специально перезаписывается с вокалом исполнителей главных ролей Юэна Макгрегора и Джонатана Рис-Майерса. Помимо музыки, чтобы точнее передать атмосферу 70-х, Хейнс использует насыщенный психоделический визуальный ряд, наполняет ленту всевозможными культурными реминисценциями. Мастерство режиссёра находит высокий отклик у кинопрофессионалов: Хейнс получает приз за художественный вклад в Каннах.
Свои стилизаторские способности Хейнс в очередной раз демонстрирует в картине «Вдали от рая» (2002). В этой ленте, вновь играющая домохозяйку, Джулианна Мур заводит близкие отношения со своим чернокожим садовником, что, учитывая время действия — 50-е годы, неминуемо приводит к скандалу. Картина производит странное впечатление: практически буквальное следование визуальной манере голливудского кино 50-х сочетается с затрагиванием табуированных в те годы тем — межрасовых связей, гомосексуализма и пр. Фильм «Вдали от рая» становится обладателем около 70 кинонаград и получает четыре номинации на «Оскар».
В сентябре 2007 года состоялась премьера фильма «Меня здесь нет» с Кристианом Бэйлом и Кейт Бланшетт в главных ролях. Картина участвовала в основном конкурсе Венецианского кинофестиваля, по итогам которого удостоилась сразу двух наград: Хейнс получил специальный приз жюри, а Бланшетт была названа лучшей актрисой смотра. В центре сюжета фильма — биография Боба Дилана — шесть различных актёров демонстрируют разные аспекты жизни и творчества известного музыканта.