Hamilton är mest känd för sitt arbete inom högenergiastrofysik, särskilt hans studier av svarta hål, aktiva galaktiska kärnor och kvasarer. Han är också känd för sitt arbete inom astronomins historia och sina populärvetenskapliga skrifter. Han har publicerat över 100 vetenskapliga artiklar och flera populärvetenskapliga böcker, inklusive *The Great Cosmic Cookoff:How Fusion Shapes the Universe* och *Journey Through the Universe*.
Hamilton föddes i Glasgow, Skottland, 1953. Han tog sin B.Sc. examen i fysik från University of Glasgow 1975. 1977 tog han en M.Sc. i astrofysik från University of Oxford. 1980 fick han en Ph.D. i astrofysik från University of Cambridge.
Hamilton har haft ett antal forsknings- och undervisningstjänster vid University of Cambridge, University of Waterloo och University of Victoria. 1997 gick han med i National Research Council of Canada som forskare. 2002 utsågs han till biträdande direktör för Herzberg Institute of Astrophysics.
Hamilton är medlem i Royal Astronomical Society of Canada, American Astronomical Society och International Astronomical Union. Han är också medlem i Canadian Institute for Advanced Research. 2011 tilldelades han Herzberg-medaljen av Royal Astronomical Society of Canada.