Amásodik világháború kitörésekor családja Londonba költözött, itt töltötte később ifjúságát. Bátyja jelentkezett a Királyi Légierőhöz, Graham pedig öccsével és édesanyjával Londonban maradt. 1946-ban, tizenhat évesen szerszámkészítő tanonc lett az S. Smith & Sons cégnél, ahonnan a vállalat iskolájába küldték Cheltenhambe.
Pályafutása meglehetősen későn, 30 éves korában kezdődött. Az1950-es évek végén jelentkezett szerelőnek aLotus csapathoz.1960-ban igazolt aBRM csapathoz, ahol1962-ben világbajnok lett.1967-ben versenyzőként visszatért a Lotus csapathoz. Az1968-as évben a csapat hihetetlen megrázkódtatáson ment keresztül. 3 pilótájából 2 életét vesztette.Jim Clark anémet nagydíjon,Mike SpenceIndianapolisban vesztette életét. Hill azonban lelket öntött a csapatba, s ennek köszönhetően megszerezte második világbajnoki címét. A következő évben a Lotus autói nagyon veszélyesek voltak, Hill két komoly balesetet szenvedett. Aspanyol nagydíjonJochen Rindttel ütközött,Amerikában a falnak rohant és eltörte a lábait. Karrierje itt komoly fordulatot vett. A következő évben 41 éves volt, de esze ágában nem volt visszavonulni, annak ellenére, hogy tudta, karrierje már egyáltalán nem tartogat sikereket.1972-ben sikerült győznie aLe Mans-i 24 órás versenyen, és ezzel megszerezte a korban jelentősnek számító "Triple Crown"-t, amit azok a pilóták kapnak, akik győzelmet aratnak azIndianapolis-i 500 mérföldes versenyen, a Le Mans-i 24 órás versenyen, illetve a monacói nagydíjon. 1973-ban ALola illetve aShadow csapatok egyesítésével saját csapatot alapítottEmbassy Hill néven. Itt versenyzett1975-ös visszavonulásáig.
1975 augusztusában bejelentette visszavonulását, így már csak nézőként volt jelenPaul Ricard-pályán, egy edzésennovember 29-én. Az edzés végeztével fiatal versenyző barátjával,Tony Brise-zel és baráti társaságával, saját repülőjén indult haza Angliába. Ködös este volt, elnavigálták magukat és London közelében lezuhantak. Minden utas szörnyethalt.