Pályafutása meglehetősen későn, 30 éves korában kezdődött. Az 1950-es évek végén jelentkezett szerelőnek a Lotus csapathoz. 1960-ban igazolt a BRM csapathoz, ahol 1962-ben világbajnok lett. 1967-ben versenyzőként visszatért a Lotus csapathoz. Az 1968-as évben a csapat hihetetlen megrázkódtatáson ment keresztül. 3 pilótájából 2 életét vesztette. Jim Clark a német nagydíjon, Mike Spence Indianapolisban vesztette életét. Hill azonban lelket öntött a csapatba, s ennek köszönhetően megszerezte második világbajnoki címét. A következő évben a Lotus autói nagyon veszélyesek voltak, Hill két komoly balesetet szenvedett. A spanyol nagydíjon Jochen Rindttel ütközött, Amerikában a falnak rohant és eltörte a lábait. Karrierje itt komoly fordulatot vett. A következő évben 41 éves volt, de esze ágában nem volt visszavonulni, annak ellenére, hogy tudta, karrierje már egyáltalán nem tartogat sikereket. 1972-ben sikerült győznie a Le Mans-i 24 órás versenyen, és ezzel megszerezte a korban jelentősnek számító "Triple Crown"-t, amit azok a pilóták kapnak, akik győzelmet aratnak az Indianapolis-i 500 mérföldes versenyen, a Le Mans-i 24 órás versenyen, illetve a monacói nagydíjon. 1973-ban A Lola illetve a Shadow csapatok egyesítésével saját csapatot alapított Embassy Hill néven. Itt versenyzett 1975-ös visszavonulásáig.