Огромная семья (Марк — средний из 7 детей) постоянно колесила по городам США.
Окончил школу в Йокогаме (Япония). Вернувшись в США, поступил в Драматический колледж.
Дебютировал на телевидении в 1970 году в «Шоу Билла Кросби».
К 1976 году исполнил около 140 ролей на телевидении.
«С тех пор, как стал актером, я всегда мечтал сыграть в какой-нибудь сказке». Его мечта сбылась, когда он получил роль в «Звездных войнах» в 1976 году. За собственное исполнение трюков в фильме «Империя наносит ответный удар» получил членство в «Союзе каскадеров» Великобритании, также был удостоен Н/Ф приза «Золотой Сатурн» (приз вручается с 1980 года за заслуги в кинофантастике) в 1981 и 1984 г. за исполнение роли в фильмах «Империя наносит ответный удар» и «Возвращение Джедая». После выхода «Звездных войн» на экраны, Марк попал под влияние своего имиджа.
Не получая хороших ролей в кино, он ушел в театр, где успешно работал с 1983 по 1989 гг. Среди его театральных ролей Моцарт в драме «Амадеус», Тони Харт в мюзикле «Харриган и Харт», за который Марк был даже номинирован на одну из театральных наград, как лучший актер мюзикла. Его первый фильм после возвращения в Голливуд, разочаровывающий триллер «Река ветра», провалился в прокате, после чего Хэмилл был вынужден сниматься во второсортных картинах и телефильмах. Его имя снова стало известно в 1994 году после выхода компьютерной игры нового поколения «Крылатый командир 3», где Марк Хэмилл исполнил роль капитана Блэра. Также он стал известен после озвучивания Джокера в мультипликационной версии «Бэтмана». Хэмилл был и остается верным поклонником жанра Н/Ф. Хобби: коллекционирование комиксов и игрушек, кино, театр, плавание, группа «Битлз». Женат на Мерилоу Йорк (Marilou York) с 1978 г., у него трое детей.