ニューヨーク出身。アフリカ系アメリカ人。10歳でAADAに入学し、演技の勉強を始める。15歳でサラ・ローレンス大学に飛び級入学し、1984年に卒業。
F1参戦当初は父・アンソニー・ハミルトンがマネージャーとしてほぼ全てのグランプリに帯同していた。実の母親であるカーメンとは今でも親しい関係にあり、2016年アブダビグランプリや2017年メキシコグランプリには観戦に訪れている。2015年に自身がディスレクシアであることを告白しており、弟のニコラス・ハミルトンも脳性麻痺を患っているがいくつかのグランプリではガレージ内で観戦している。ニコラスは2011年4月にはブランズ・ハッチで行われたルノー・クリオ・カップに出場してレーシングドライバーデビューを飾り、2017年に再び復帰を果たしている。自身や弟が障害を持っているためか関心も強いようで、F4レースで下肢切断の大事故を負ったビリー・モンガーを2017年イギリスグランプリに招待した。ブルドッグを2匹飼っており時折パドックに連れてきていた。このうちの一匹「ロスコ―」にはバーニー・エクレストンからパドックパスが進呈されている。なお、ジョン・ワトソンは「F1パドックに犬はふさわしくない」などと批判していた。
ヘルメットカラー・デザインはセナとよく似たものを使用しているが、黄色にした理由を「パパ（父アンソニー）が見つけやすいように」と答えている。セナの遺族に承諾を取って後ろ側のみセナのデザインにしたヘルメットを使用したこともある。2016年ブラジルグランプリではシーズン中1度のみヘルメットデザインを変更できる権利を行使し、セナ仕様のデザインを施したヘルメットを使用した。しかし雨の決勝ではヘルメットのバイザーから雨が入るトラブルに見舞われ、赤旗中断の際に通常仕様のヘルメットに戻した。このレースでは一度も首位を譲らず優勝し、ブラジル初制覇を達成した。2017年カナダグランプリではセナのポールポジション記録に並んだ。この際に、遺族からセナがロータス時代の1987年に着用していたヘルメットをプレゼントされた。2017年にはファンからヘルメットのデザインを公募を募り、その中からセナとのつながりを尊重したデザインを選び、このデザインを施したヘルメットをシーズンの殆どのレースで使用した。採用者にはレプリカのヘルメットがプレゼントされた。
2006年は前年度チャンピオンのニコ・ロズベルグがF1へ昇格したことを受け、その後任としてARTグランプリからGP2に参戦。開幕戦のサンマリノではセーフティカーを抜き失格となったが、ポール・トゥ・ウィンを飾ったモナコでの1勝を加えシーズン通算5勝を獲得。なかでもニュルブルクリンクとシルバーストンでは第1レースとリバースグリッド制の第2レース両方とも勝利して、ネルソン・ピケJr.との争いを制してタイトルを獲得した。
2004年はマノー・モータースポーツからフォーミュラ3・ユーロシリーズに参戦。初年度は1勝、ランキング5位。マカオGPでも総合14位と不本意な成績に終わった。その後の「バーレーン・スーパープリ」では優勝を飾っている。また、シルバーストンで行われたマクラーレンのテストに参加し、初めてF1カーを運転した。2005年はASMに移籍すると、20レース中15勝を上げてチャンピオンに輝き、各国F3の強豪が集うマールボロ・マスターズを制した。
2001年は、CIK-FIA カート世界選手権と共にイギリスフォーミュラ・ルノー冬季シリーズにも参戦し、ランキング7位。2002年は同選手権のレギュラーシリーズに参戦。3度のポールポジションと3度の優勝を記録し、ランキング3位。2003年は同選手権を独走し、10勝を上げ、最終戦まで2ラウンド（4レース）を残し、チャンピオンに輝いた。この年はF3マカオGPにも出場した。
1993年、8歳でレーシングカートを始める。2年後の1995年、10歳の時にイギリスカートチャンピオンを獲得したのを皮切りに幾つかのタイトルを獲得。この年のオートスポーツ・アワードの授賞式で当時マクラーレン代表のロン・デニスに自ら歩み寄り「あなたの車に乗ってワールドチャンピオンになりたい」と言ったが、デニスはハミルトンのサイン帳に「9年後にまたおいで」と書いたという。しかし、その後の活躍に注目したデニスから3年後にはコンタクトがあり、1998年にはマクラーレンと長期契約を交わした。以後、同チームによる支援の下でキャリアを重ねることとなり、早期から「マクラーレンの秘蔵っ子」として名を知られるようになった。2000年にはフォーミュラAクラスでヨーロッパカートチャンピオンとなり、ツインリンクもてぎ北ショートコースで行われた「アイルトン・セナ メモリアルカップ CIK-FIA WORLD CUP Shell ADVANCE KART RACE IN JAPAN」のフォーミュラAクラスでも優勝。2001年はCIK-FIA カート世界選手権にフォーミュラスーパーAクラスからエントリーし、スポット参戦していたミハエル・シューマッハにも高く評価された。
東京やなぎ句会（とうきょう・やなぎ・くかい）は俳句の同好会である。1969年1月5日、東京都新宿区の鮨屋「銀八」で結成、メンバーは入船亭扇橋（宗匠、俳号は光石）、永六輔（俳号は並木橋）、小沢昭一（俳号は変哲）、江國滋（俳号は滋酔郎）、桂米朝（俳号は八十八）、大西信行（俳号は獏十）、柳家小三治（俳号は土茶）、矢野誠一（俳号は徳三郎）、三田純市（俳号は頓道）、永井啓夫（俳号は余沙)の10人。のち神吉拓郎（俳号は尊鬼のち拓郎）、加藤武（俳号は阿吽）が加わり12人となった。「やなぎ句会」で開始し、1974年に「東京やなぎ句会」に改称。細かい会則（規則）があり、欠席の場合は必ず未婚女性を代理で出席させることや、句友の女性に手を出した人は即時除名するなどがある。彼らは毎月17日に定例句会を開催し、俳句の作品発表会のほか、俳句とは全く関係ない話などで盛り上がりを見せているという。