도쿄대학에서 문학을 전공하여 졸업하였고, 영화사에서 일하다가 도쿄예술대학의 대학원 과정에 입학하여 구로사와 기요시의 지도 하에 대학원 영상연구 과정을 졸업하였다. 이 때, 졸업 작품이자 데뷔작인 열정을 찍어 호평을 받는다. 이후 한국에서 한국영화아카데미의 도움을 받아 심도라는 두번째 영화를 만든다. 심도는 한국에서도 개봉했으나 별다른 관심없이 묻혔다.
사실 도호쿠 대지진 이후 주목받게 된 감독인데, 2012년 4시간짜리 연극 리허설을 소재로 한 '친밀함'부터 시작해 도호쿠 대지진 다큐멘터리인 '파도의 소리' 연작, 2015년 고베 시민들을 캐스팅해 만든 5시간짜리 영화 '해피 아워'가 로카르노 영화제에서 여우주연상을 수상하는 등 상당히 호평을 들으며 인지도가 올라갔다. 특히 '해피 아워'는 한국에서도 심사위원으로 참석했던 문소리의 호평과 더불어 영화제에서도 상영되면서 영화 팬들 사이에서 입소문을 탄 적이 있다.
대중적으로는 카라타 에리카와 히가시데 마사히로가 주연한 아사코가 2018년 칸 영화제 경쟁에 초청받고, 한국에서도 정식 개봉하면서 알려졌다. 정성일과 이동진, 그리고 봉준호가 이 영화를 높게 평가한 것으로 알려져 있다.
각본을 맡은 스파이의 아내가 2020년 베니스 영화제에서 감독상을 수상했다. 2021년에는 본인이 직접 연출을 맡은 신작 우연과 상상으로 제71회 베를린 국제 영화제에서 심사위원대상을 수상, 드라이브 마이 카로 2021년 칸 영화제 각본상을 수상했다. 칸과 베를린을 한 해 동시에 수상하면서, 고레에다 히로카즈 감독 이후 가장 주목받는 일본 감독으로 떠오를 것으로 보인다.
2021년 부산국제영화제에 참석해, 봉준호와 대담을 나눴다.
일상과 비일상을 넘나드는 사건과 캐릭터들을 교차하면서 초현실적인 분위기를 띄며 일본 사회와 구성원들의 심리를 잘 포착한다는 평을 받는다. 배우 연기 지도가 즉흥적이고 독특한지라, 일본 내에서는 이런 연기 지도 방식을 하마구치 메소드라고 부른다. 본인은 자크 리베트와 장 르누아르, 존 카사베츠, 에릭 로메르의 영향을 받았다고 설명한다. 그리고 최근에 봉준호 감독의 기생충을 보고나서는 봉준호 감독이 자신이 갖고있는 영화에 대한 패러다임을 바꿔놨다고 찬사를 보냈고, 그 영향으로 영화에 대한 본질을 다시 생각하게 만들었다고 했다.
