Hajime Kamegaki comincia a lavorare nel mondo dell'animazione giapponese come disegnatore già dal 1979, collaborando a quattro episodi della serie Mobile Suit Gundam.

Mecha designer, disegnatore a mano di fondali e capo animatore
Nei due anni seguenti, viene promosso a capo animatore per Baldios - Il guerriero dello spazio (1980-1981). È durante la lavorazione di questo anime a puntate che si specializzerà come mecha designer, cioè come designer dei robot giganti presenti all'interno dei cartoni animati di genere mecha. Un aspetto della sua professionalità che gli tornerà utile quando verrà assunto per la serie Gotriniton (1981). Sempre come animatore, invece, si occuperà del bellissimo lungometraggio Lamù - Only You (1983), uno dei più interessanti film dedicati alla bellissima aliena dai capelli verdi che spara scosse elettriche, che tanto fece battere il cuore agli italiani. Ma non soltanto anime nella carriera di Kamegaki, che infatti si dedicherà anche al videogame "Thunder Storm" (1984), mentre è con "Bâsu" (1984) che acquisirà un'altra notevole competenza: quella di disegnatore a mano di fondali.

La prima regia con la serie Lupin III
Il primo incarico da regista gli viene affidato nel 1984, quando cioè, dopo essere stato lo sviluppatore dello storyboard e il direttore dell'animazione dell'anime Lupin III, ne prende le redini artistiche fino al 1985, anno in cui continuerà comunque a disegnare cartoni animati come Odin - Photon Sailer Starlight.

La trasferta americana
Arriva nel 1987, la proposta di capo animatore in America. Dovrà infatti occuparsi del lungometraggio G.I. Joe - La vendetta. Kamegaki accetta e il lavoro è talmente buono che gli Stati Uniti gli chiedono di collaborare a I visionari (1987).

Una porta socchiusa ai confini del sole
Tornerà in Giappone all'inizio degli Anni Novanta, appena in tempo per animare l'OVA Giant Robo: The Animation - Chikyuu ga Seishi Suru Hi (1991), per occuparsi dello stile dei robot del film tv Lupin, il pericolo è il mio mestiere (1993) e per dirigere quattro puntate della serie animata fantasy Una porta socchiusa ai confini del sole (1994, meglio conosciuta come Magic Knight Rayearth) che avrà molto risalto in Italia (mutilata però dalla censura di Mediaset che ne sconvolse totalmente il finale). La storia delle tre studentesse Hikaru, Umi e Fuu (in italiano Luce, Marina e Anemone) che, in gita alla Tokyo Tower con le loro rispettive scuole, vengono trasportate nella dimensione di Cefiro, per essere nominate Cavalieri e salvare una principessa rapita, diventa un successo, non solo per l'ambientazione fantastica ma anche e soprattutto per la particolare animazione dei personaggi e la cura dei dettagli. Nel 1995, dirigerà invece Fushigi Yûgi, mentre l'anno seguente sarà lo storyboard artist di Let's & Go - Sulle ali di un turbo e B't X Cavalieri alati, ai quali si aggiungerà, nel 1997, il meno conosciuto Vampire Princess Miyu.

Ayashi no Ceres e altre regie
Nel 2000, arriva un'altra serie che andrà incontro a un notevole successo: lo shjo (un anime dedicato a un pubblico femminile di età infantile-adolescenziale) Ayashi no Ceres. La storia è quella della studentessa quindicenne Aya Mikage che scopre di essere la discendente di Ceres, una tennyo (divinità del cielo) che fu costretta a rimanere sulla terra per alcuni anni contro la sua volontà. La qualità dell'animazione non è pari a quella di Una porta socchiusa ai confini del sole (che comunque doveva il suo particolare stile più alle CLAMP che a Kamegaki), ma la vicenda è scandalosamente interessante e va incontro a quelli che sono i gusti italiani in fatto di anime. A seguire, nel 2002, arriva Project ARMS, di cui è regista e direttore capo. Tornerà agli storyboards nel 2003 con Kikô sen'nyo Rôran e poi di nuovo alla regia con Sonic X (2003), ispirato al popolare videogioco "Sonic the Hedgehog". Da questo momento in poi, si interesserà prettamente alla regia firmando: la serie Air Gear (2006); il film tv Lupin III - La lacrima della Dea (2006); la serie Kenichi (2006); Naruto Shippuden - L'esercito fantasma (2007) e Naruto Shippuden: Il maestro e il discepolo (2008); gli special Rupan Sansei VS Meitantei Conan (2009, crossover delle serie Lupin III vs Detective Conan) e Lupin the III - Another Page (2012); Lupin the 3rd vs. Detective Conan: The Movie (2013, del quale è anche mecha designer) e grazie al quale ha ottenuto una candidatura al migliore film di animazione per l'Awards of Japanese Academy. E, infine, va sottolineata la sua ultima fatica a puntate Soredemo sekai wa utsukushii (2014).