1951'de Virginia Suzanne ve William Thomas Hamill çiftinin çocuğu olarak Oakland'da doğdu. Wil, Patrick, Terry, Jan, Jeanie ve Kim adlarında 6 kardeşi vardır. Birçok farklı lisede okuduktan sonra Los Angeles City College'da Drama eğitimi gördü. Kariyerinin başlangıcında birtakım dizilerde oynadı. George Lucas'ın 1977'de çektiği ve tüm bilimkurgu sinemasını şekillendiren Yıldız Savaşları (Star Wars) serisinin ilk filmi, Yeni Bir Umut'taki Luke Skywalker karakteriyle genç yaşında sinema dünyasının en unutulmayacak karakterlerinden birine hayat verdi. 1980 ve 1983'te çekilen devam filmlerinde de aynı rolde oynadı ve 2 kez En İyi Erkek Oyuncu dalında Saturn Ödülü'nün sahibi oldu.
Mark Hamill Jedi'ın Dönüşü filminden sonra 6 yıl sinemadan uzak kaldı. 1989 yapımı Slipstream ile yeniden sinemaya döndü. Son yıllarda seslendirmeye de ağırlık veren sanatçı, DC'nin Batman animasyonlarında Joker'i farklı filmlerde seslendirdi. 2010'lu yıllarda çekilen Star Wars'un 3. üçlemesinde bir kez daha Luke Skywalker'ı canlandırdı.
1978'de Marilou York ile evlenen Hamill'ın Nathan (d. 1979), Griffin (d. 1983) ve Chelsea Elizabeth (d. 1988) adlarında 3 çocuğu bulunmaktadır.
