Стал профессионалом в 1991 году. В 1994-м выиграл два мини-рейтинговых турнира. В 2000 году вышел в 1/4 финала чемпионата мира, в 1999 — в финал British Open. На China Open 2002 Хэмилтон дошёл до финала и вёл в матче до 9 побед 8:5, однако его соперник, Марк Уильямс, вырвал победу у англичанина, 9:8. В том же году снова достиг четвертьфинала ЧМ, но проиграл будущему чемпиону Питеру Эбдону со счётом 6:13. На чемпионате мира 2004 года он повторил этот результат, в интересном матче уступив Ронни О'Салливану, 3:13. Тогда, после лидерства О’Салливана 2:0 Энтони двумя сенчури брейками сравнял счёт, однако затем побеждал преимущественно Ронни. В 2007 англичанин пока в последний раз вышел в 1/4 ЧМ.
В сезонах 2000/01 и 2006/07 годов Хэмилтон состоял в Топ-16. На сезон 2010/11 он находится на 42 месте в рейтинге.
На чемпионате мира 2004 года, в вышеописанном матче, Энтони Хэмилтон установил антирекорд, набрав за встречу всего 438 очков (наименьший показатель за всю историю четвертьфиналов ЧМ). На ЧМ-1999 англичанин, наоборот, стал игроком, набравшим наибольшее количество очков в рамках первого раунда первенства (1271 очко). На розыгрыше 1997 года Энтони установил другой рекорд, набрав 414 безответных очков в матче против Джона Пэррота. Это второй показатель после Джона Хиггинса, который установил свой рекорд в 2000 году против самого же Хэмилтона.
Энтони Хэмилтон также является самым серийным игроком, ни разу не выигрывавшим ни одного рейтингового турнира (200 сенчури-брейков).
Несмотря на свой медленный и «вязкий» стиль игры с множеством отыгрышей и тактических осложнений, Хэмилтон очень хорошо умеет строить серии.