Hamills erster nationaler Erfolg kam 1969, als sie im Alter von 12 Jahren den Titel der Novice Ladies bei den US-Meisterschaften gewann. Später in diesem Frühjahr wurde Hamill eingeladen, im Madison Square Garden mit der Ausstellungstour (in späteren Jahren als Champions on Ice bekannt) aufzutreten, die 1969 auf die Eiskunstlauf-Weltmeisterschaften folgte. Sie belegte bei den Meisterschaften 1970 den zweiten Platz in der Juniorenwertung und gab 1971 ihr Seniorendebüt. Die US Eiskunstlauf Association arrangierte, dass sie von Carlo Fassi trainiert wurde, als sie begann, international zu konkurrieren.,
Hamill war von 1974 bis 1976 US-Meister. Bei den Weltmeisterschaften 1974 in München belegte sie nach den Pflichtangaben und dem Kurzprogramm den 3.Platz. Sie sollte direkt nach der westdeutschen Skaterin Gerti Schanderl skaten, deren Spuren ausgebuht wurden, als Hamill bereits auf dem Eis war. Sichtlich verärgert verließ Hamill das Eis und brach in Tränen aus. Nachdem sich die Menge beruhigt hatte, kehrte sie auf das Eis zurück und gewann die Silbermedaille hinter Christine Errath aus Ostdeutschland.
Hamill bestritt bei den US-Meisterschaften 1975 einen Wettkampf mit einem verletzten rechten Bein., Sie sagte, ihr Bein sei in Ordnung, nachdem sie während des Trainings in Denver im Monat vor den Weltmeisterschaften 1975 eine Behandlung für eine gezogene Achillessehne (früher geglaubt, Bänder gezogen zu werden) erhalten hatte. Sie gewann Silber bei den Weltmeisterschaften in Colorado Springs, Colorado, hinter Dianne de Leeuw aus den Niederlanden und vor Errath.
Hamill war enttäuscht von ihrer Leistung bei den US-Meisterschaften 1976 und gab zu, dass sie von Linda Fratianne betrogen wurde, weil sie nicht richtig trainiert hatte. Unmittelbar nach den nationalen Meisterschaften verließ ihr Trainer Carlo Fassi die USA., um seinen anderen Starschüler John Curry zu den Europameisterschaften zu begleiten, verließ Hamill Coachless nur noch wenige Wochen mit den Olympischen Spielen. Sie begann stattdessen mit Peter Burrows zu trainieren. Sie war mit ihrer gemeinsamen Arbeit zufrieden und wollte ihn als Rekordtrainer zu den Olympischen Spielen bringen. Die USFSA lehnte ihren Antrag jedoch ab und wurde vor den Olympischen Spielen für eine kurze Zeit in Deutschland mit Fassi wiedervereinigt.
Bei den Olympischen Winterspielen 1976 in Innsbruck, Österreich, belegte Hamill den zweiten Platz in den Zahlen und gewann dann die kurzen und langen Programme und holte die Goldmedaille., Sie war die letzte Einzelläuferin, die die Olympischen Spiele ohne Dreisprung gewann. Hamill gewann auch die Weltmeisterschaften 1976 und wurde dann Profi.
Hamill wird zugeschrieben, einen neuen Skating-Zug entwickelt zu haben, einen Kamel-Spin, der sich in einen Sit-Spin verwandelt, der als „Hamill Camel“ bekannt wurde.“Die Bobfrisur, die sie während ihrer olympischen Leistung trug, wurde von der Stylistin Yusuke Suga kreiert und begann eine Modeerscheinung, die als „kurzer und frecher“ Look bekannt ist. Ihre Brille mit übergroßen Rahmen begann auch in den 1970er Jahren einen Trend. Die Medien nannten sie “ Amerikas Schatz.,“
Hamill war von 1977 bis 1984 Headliner von Ice Capades. Sie wurde gebeten, Ice Capades von Donna Atwood beizutreten, die jahrelang ihr Star gewesen war und schließlich die finanzielle Kontrolle über die Ice Capades erworben hatte. Hamill wurde gebeten, Atwoods Nachfolger als neuer Star zu sein. Nachdem Ice Capades aufgrund des Wettbewerbs und des wechselnden Geschmacks gefaltet worden waren, kauften Hamill und ihr Ehemann 1993 das Vermögen des finanziell angeschnallten Unternehmens, um den früheren Erfolg wiederzubeleben, erklärten jedoch 1994 Insolvenz. Es wurde verkauft Pat Robertson ‚ s International Family Entertainment, Inc. im Jahre 1995.,
Im Jahr 1993 veröffentlichte die Associated Press die Ergebnisse einer nationalen Sportstudie, die zeigte, dass Hamill statistisch um den ersten Platz mit der Olympiasiegerin Mary Lou Retton als populärster Athletin in Amerika gebunden war und weit vor anderen großen Sportstars wie Michael Jordan, Magic Johnson, Troy Aikman, Dan Marino, Wayne Gretzky, Joe Montana, Nolan Ryan und 800 anderen Athleten rangierte.
Mit 40 Jahren erlebte Hamill schwächende chronische Schmerzen und wurde später mit Arthrose diagnostiziert. Ihr Zustand reagierte gut auf Medikamente und sie konnte professionell zum Skaten zurückkehren.,
Hamill hat weiterhin in Shows skaten, darunter eine regelmäßige Hauptrolle mit Broadway on Ice. Sie war 2007 ein besonderer Gast in der Brian Boitano-Barry Manilow Skating Extravaganza im&T Park in San Francisco.
Im Februar 2013 wurde bekannt, dass Hamill an der sechzehnten Staffel von Dancing with the Stars in Zusammenarbeit mit Tristan MacManus teilnehmen würde. März 2013 musste sie sich auf Anraten ihres Wirbelsäulenchirurgen aus dem Wettbewerb zurückziehen, da ihr unterer Rücken während des Trainings stark belastet war.,
Am 3. März 2017 wurde Hamill als einer von 16 Prominenten angekündigt, die an einem Kochwettbewerb in der TV-Serie Hacked von Food Network teilnahmen. Sie wurde in der Folge „Star Power: Culinary Muscle“ neben dem ehemaligen NFL-Spieler LaMarr Woodley, der Olympiamedaillengewinnerin Mariel Zagunis und der UFC-Kämpferin Paige VanZant gezeigt. Hamill war der dritte und letzte Teilnehmer, der eliminiert wurde, knapp verpasst, in die letzte Hitze vorzurücken, Niederlage gegen Paige VanZant in der letzten Runde.