Nata a Los Angeles, Lisa Gay Hamilton studia arti drammatiche alla Jiulliard School di New York e teatro alla New York University.
Confinata quasi sempre in piccoli ruoli di supporto, Lisa è stata definita un'attrice "talentuosa nell'aspettare ruoli migliori". Con tutta l'ambiguità che un'affermazione simile comporta. Di certo il ruolo di Rebecca Washington per la serie The Practice(1997) l'ha posta al centro dell'attenzione del mondo dello spettacolo statunitense.
Il primo ruolo sul grande schermo era stato nel 1990, ne Il mistero Von Blow. Appare poi in Vado a vivere a New York (1993) in Drunks (1995) dov'è un'alcolista anonima, mentre interpreta l'infelice moglie di Jerry nel riuscito e malinconico Palookaville (1995). Avrà dunque l'opportunità di partecipare alla grande produzione di Terry Gilliam: L'esercito delle dodici scimmie (1995) mentre Quentin Tarantino la vuole per il suo Jackie Brown nel ruolo di Sheronda. Sarà dunque in diversi thriller quali Halloween - 20 anni dopo (1998), Fino a prova contraria (1999) e Al vertice della tensione (2002).

Rebecca Washington
Ma il ruolo che dà definitivamente una svolta alla carriera di Lisa Hamilton è quello di Rebecca in The Practice, che interpreterà dal 1997 al 2003. La Hamilton ottiene la parte nel serial della ABC dopo il successo critico di diverse apparizioni teatrali, in particolare per Valley Song di Athol Fugard per cui interpreta una teenager sudafricana intenzionata a diventare una cantante. Era inoltre apparsa in prestigiosi teatri della East Coast quali il MacArthur Theatre di Princeton, New Jersey.
Dopo The Practice apparirà con maggiore frequenza sul grande schermo, in Nove vite da donna (2005), Honeydripper (2007) e Sex list - Omicidio a tre (2008). Sul piccolo schermo era d'altronde apparsa in camei per diverse serie di successo come E.R. Medici in prima linea, Numb3rs, Senza traccia e Law & Order.
Nel 2011 torna nuovamente sul grande schermo nel film Beastly, diretta dal regista Daniel Barnz e in Take Shelter di Jeff Nichols.