Отец Марка Хэмилла, Уильям Хэмилл, был образцовым офицером, капитаном ВВС США. Мать, Сьюзанн Хэмилл, — домохозяйкой. Сложная работа отца заставляла семью постоянно менять место жительства, поэтому будущий актёр успел пожить и в Виргинии, и в Нью-Йорке, и даже в Японии, где он окончил школу.

В 12 лет Марк участвовал в школьной театральной постановке, помогая в изготовлении декораций. Один из маленьких актёров опоздал к началу спектакля, и Марка попросили заменить его, выйдя на сцену. Так, даже не зная слов, Хэмилл получил свою первую роль.

В театральный колледж Хэмилл поступил сразу после школы. А театральный агент заметил его на выпускном спектакле. Девятнадцатилетнего Марка пригласили на роль в телепроекте «Шоу Билла Косби». Парня заметили и оценили. Затем последовали роли в различных телесериалах, пока Джордж Лукас не занял актёра в фантастической саге «Звёздные войны».

11 января 1977 года трагическое событие чуть не стало роковым в карьере актёра. Когда Марк Хэмилл ехал к месту съёмок, то уснул за рулём. Его машина перевернулась, и он вылетел на обочину через лобовое стекло. Актёр остался жив, но перенёс несколько тяжёлых пластических операций на лице.

В последнее время Марк много рисует, смотрит кино и мультфильмы, занимается плаванием. У него неплохая коллекция игрушек и комиксов. Кроме того, Хэмилл — настоящий битломан со стажем. Ему не присуща «звёздная болезнь», поэтому актёр часто появляется на конвентах, посвящённых своим хобби, в качестве рядового члена собрания.

8 марта 2018 года на Аллее славы Голливуда в Лос-Анджелесе (штат Калифорния) была открыта именная звезда Марка Хэмилла.