1979년 데뷔하여 이런 저런 B급 영화를 전전하다가 제임스 카메론의 《터미네이터》의 사라 코너 역으로 대중에게 알려졌다.
할리우드의 대표적인 여전사 캐릭터로 시고니 위버와 쌍벽을 이루고 있다.
재미있는 점은 해밀턴과 위버 두 사람 다 제임스 캐머런 감독의 영화에 출연하게 되면서 여전사 캐릭터를 갖게 되었다는 것이다.
해밀턴은 터미네이터 시리즈, 위버는 에이리언 시리즈. 특히 두사람 모두 터미네이터 1, 에이리언 1에서는 쫓기는 주인공의 포지션에 더 가까운 역할이었으나,《터미네이터 2》와《에이리언 2》에서는 여전사 캐릭터를 맡게 되었다.

제임스 카메론과 잠시(1997~1999) 결혼 생활을 했었다.

쌍둥이 동생인 레슬리 해밀턴이 《터미네이터 2》에서 출연했다.
《터미네이터 2》를 보면 사라 코너 둘이 동시에 나오는 장면이 몇 있는데, 사실은 CG가 아니라 레슬리 해밀턴이 나온 것.