Inizia a studiare pianoforteclassico all'età di 7 anni, e subito si dimostra un bambino prodigio. Nel 1961 Donald Byrd lo invita ad unirsi al suo gruppo a New York, dopodiché l'etichettaBlue Note gli offre un contratto.
Il suo primo album èTakin' Off, del 1962, che diventa un successo commerciale grazie alla versione del percussionistaMongo Santamaría che esegue comecover il pezzoWatermelon Man. Nel maggio del 1963Miles Davis lo chiama per il suo albumSeven Steps to Heaven. Hancock entra così a far parte dello storico quintetto di Davis, dove incontra ancheWayne Shorter,Tony Williams eRon Carter. Durante la permanenza nel quintetto, Hancock continua a lavorare per l'etichettaBlue Note, realizzando capolavori comeMaiden Voyage,Cantaloupe Island, eSpeak Like a Child. Nel frattempo realizza la musica per il filmBlow-Up diMichelangelo Antonioni.
Nel 1968 si ammala gravemente al suo ritorno dalla luna di miele inBrasile, e Miles Davis è costretto a sostituirlo permanentemente, conChick Corea. Lasciato il gruppo di Davis, registra per la Warner l'albumFat Albert Rotunda, il suo primo disco squisitamente funky, anche colonna sonora dell'omonimo cartone animato. Nel 1969 forma un sestetto con cui realizza diversi dischi comeThe Prisoner. In questo periodo incomincia a interessarsi di strumenti elettronici. Gli album per la Warner Bros. segnano il definitivo passaggio nella sfera del funky. L'album di transizione èFat Albert Rotunda al quale seguonoCrossings eSextant (il sound ricorda vagamenteBitches Brew di Miles Davis) per poi passare alla fase funk vera e propria. L'album più significativo èHead Hunters in cui è presente il famoso singoloChameleon.
Questo periodo continua fino aglianni ottanta, quando il continuo zigzagare di Hancock da un genere all'altro lo porta a seguire due progetti contemporaneamente, uno vicino alla disco e alla musica elettronica, da cui escono album comePerfect Machine eFuture Shock che contiene il celebre singolo da classificaRockit, e uno hard-boppistico; la riunione venne formata con gli stessi membri dei primi dischi di Hancock: Tony Williams, Ron Carter e Freddie Hubbard. Sempre in questi anni si esibisce con numerosi concerti nel power-jazz trio Hurricane conBilly Cobham e conRon Carter, riscuotendo un enorme successo. Durante il tour internazionale del 1984, assieme a lui suonaFoday Musa Suso (griot delGambia), e nel 1985 pubblicano assiemeVillage life, album in cui Hancock suona il sintetizzatore elettronico Yamaha DX-1 che consente di modificare l'intonazione delle singole note, permettendogli di usare la stessa accordaturanon temperata dellakora di Suso. Nel1987 ottiene ilPremio Oscar per la migliorecolonna sonora del filmRound Midnight - A mezzanotte circa.
Glianni novanta segnarono un nuovo e fertile periodo: i progettiThe New Standard (album dicover con riletture jazz di brani pop, rock eR&B),Gershwin World (omaggio ai classici diGeorge eIra Gershwin), Future 2 Future e Directions in Music sono gli album di riferimento delle nuove avventure di Hancock.
Cantaloupe Island è tra i brani di Hancock che hanno avuto maggior successo, al punto da essere considerato uno dei moderni standard. La composizione originale fa parte dell'albumEmpyrean Isles del 1964, ed è eseguita daFreddie Hubbard (tromba), lo stesso Hancock (pianoforte),Ron Carter (contrabbasso) e Tony Williams (batteria). Nel 1992 gliUS3 hanno pubblicato un remix del brano, intitolandoloCantaloop (Flip Fantasia). Il gruppo, realizzando una coraggiosa e ben riuscita contaminazione jazz-rap, ha inciso molto probabilmente la versione più conosciuta del brano, che nei soliStates ha venduto più di un milione di copie.
Tra le molte composizioni di Hancock che hanno raggiunto lo stato di standard, si possono ancora citare la funkyWatermelon Man ,Maiden Voyage e Dolphin dance,classici deljazz modale.