Hamilton nasceu em Paris, França onde seus pais, que eram britânicos, viviam. Ele trabalhou como assistente de Carol Reed, em alguns filmes, incluindo The Fallen Idol (1948) e The Third Man (1949) antes de dirigir seu primeiro filme,The Ringer em 1952. Ele fez 22 filmes entre as décadas de 1950 e 1980, incluindo 4 filmes da série James Bond, baseada mos livros escritos pelo novelista Ian Fleming.
Hamilton tinha sido originalmente escolhido para dirigir Superman - O Filme em 1978, mas devido à sua condição de exilado, ele só poderia permanecer na Inglaterra por trinta dias, sendo que a produção havia se instalado no Pinewood Studios. O cargo de diretor do filme então foi para Richard Donner.
Guy Hamilton também estava cotado para dirigir Batman na década de 1980 mas Tim Burton assumiu a direção de Batman.