Hamilton har vært gift og skilt to ganger. Hennes første ekteskap var med Bruce Abbot fra 1982 til 1989; de har en sønn, Dalton Abbot, som ble født i 1989. Andre ekteskap var med James Cameron fra 1997 til 1999; de har en datter, Josephine Cameron, født i 1993. Hun har sagt i et intervju at hun aldri har vært gift med skuespilleren Peter Horton til tross for rykter.