Noé Hernández Álvarez est né le 10 novembre 1969 à Atitalaquía, Hidalgo, fils de parents paysans. Il a étudié les arts dramatiques à l'Universidad Autónoma del Estado de México. Il était sur le point de s'inscrire pour devenir avocat, mais a changé d'avis à la dernière minute après avoir feuilleté la brochure de l'école, car il jouait dans des productions théâtrales au lycée. Après avoir obtenu son diplôme en 1994, il est devenu professeur de lycée pendant sept ans à Toluca et a fondé en même temps un groupe de théâtre expérimental, puis a déménagé à Mexico car il voulait jouer dans des films.

Hernandez a passé trois ans à se rendre à trois ou quatre castings par semaine, jusqu'à ce qu'il signe un contrat pour faire une publicité puis un petit rôle dans le film Propiedad Ajena en 2007. L'année suivante, elle a eu son premier rôle secondaire dans le film Espiral (2008) puis un rôle de 40 secondes dans le film Sin Nombre, réalisé par Cary Fukunaga. Il est ensuite apparu dans des rôles secondaires dans les films Vaho (2010), Somos Lo Que Hay (2010) et El Infierno (2010).

Pendant le tournage de Sin Nombre, Hernández a rencontré le cinéaste Gerardo Naranjo, qui des années plus tard lui a offert le rôle principal dans Miss Bala,45 qui a été écrit par Naranjo et Mauricio Katz, le film parle d'une candidate à un concours de beauté, jouée par Stephanie Sigman.

En 2024, il a remporté le prix Ariel du meilleur acteur pour son rôle dans Kokoloko.