Nata a Boston, quando aveva un anno ha seguito la sua famiglia nel sud del Maine, dove ha iniziato a recitare molto giovane nel locale teatro per bambini. Tra i suoi ruoli, Madeline e Jenny in Tales of a Fourth Grade Nothing e, nell'estate del 2006, ancora Madeline in Madeline's Rescue.
Ha poi interpretato il ruolo di Courtney Patterson nella sitcom Surviving Suburbia, trasmessa dalla ABC; quello di Dakota Condor nella serie di Disney Channel Sonny tra le stelle; quello di una fan chiamata Tiffany in Hannah Montana; nel 2010, quello di Emily Pearson nel film TV Fratello scout; quello di Amy Little nella mini-serie TV Leo Little's Big Show, ancora su Disney Channel; e quello di Jo Keener in alcuni episodi di Buona fortuna Charlie.
Nel 2011 è stata impegnata nel nuovo show di Disney ChannelMadison High, in cui interpreta Mercoledì Malone, in uscita nel 2012.
Hannelius ha frequentato il Young Actor's Studio, una scuola per giovani attori e attrici situata a Los Angeles.
Dal 2012 al 2015 interpreta Avery Jennings nella sitcom "Dog with a blog".