Hamilton er mest kjent for sitt arbeid innen høyenergiastrofysikk, spesielt hans studier av sorte hull, aktive galaktiske kjerner og kvasarer. Han er også kjent for sitt arbeid i astronomihistorien og sine populærvitenskapelige skrifter. Han har publisert over 100 vitenskapelige artikler og flere populærvitenskapelige bøker, inkludert *The Great Cosmic Cookoff:How Fusion Shapes the Universe* og *Journey Through the Universe*.
Hamilton ble født i Glasgow, Skottland, i 1953. Han fikk sin B.Sc. grad i fysikk fra University of Glasgow i 1975. I 1977 tok han en M.Sc. i astrofysikk fra University of Oxford. I 1980 fikk han en Ph.D. i astrofysikk fra University of Cambridge.
Hamilton har hatt en rekke forsknings- og undervisningsstillinger ved University of Cambridge, University of Waterloo og University of Victoria. I 1997 begynte han i National Research Council of Canada som forsker. I 2002 ble han utnevnt til visedirektør for Herzberg Institute of Astrophysics.
Hamilton er stipendiat i Royal Astronomical Society of Canada, American Astronomical Society og International Astronomical Union. Han er også medlem av Canadian Institute for Advanced Research. I 2011 ble han tildelt Herzberg-medaljen av Royal Astronomical Society of Canada.