Эмма родилась 26 апреля 1765 года в графстве Чешир в семье бедного кузнеца. Кроме нее, у родителей было еще несколько детей, и, как только они подрастали, отец пытался устроить их на какую-нибудь работу. Та же участь не обошла и Эмму. Юную, красивую девочку пристроили в дом богатых людей для работы прислугой. А спустя несколько лет, когда девушке едва исполнилось семнадцать, она оказалась в доме богатого неженатого аристократа Чарльза Гревиля. Утонченный, образованный и красивый холостяк пробудил в Эмме первое чувство. Они стали любовниками.
Бедная девушка надеялась, что Гревиль женится на ней, но он и мысли не допускал о подобном союзе. Гревиль искал удобного случая избавиться от нее, и тот очень скоро представился.
В 1784 году любовников навестил дядя Чарльза, лорд Уильям Гамильтон. 50-летний вдовец, Уильям был мужчиной утонченным, великолепно образованным и добродушным. Лорд увлекался искусством Древнего Рима и Древней Греции, любил путешествовать вместе с археологическими экспедициями и профессионально занимался изучением вулканов. Он показался Эмме очень интересным, и, жадная до знаний, она часами слушала его рассказы. Очарованный прелестями девушки, не долго думая, лорд согласился стать ее покровителем. Лорд Гамильтон был английским посланником в Неаполе.
Вскоре Эмма и лорд Гамильтон обвенчались. Невесте исполнилось двадцать шесть лет, ее жениху шел шестьдесят первый год. За семь лет пребывания в Италии Эмма выучила итальянский язык, занялась музыкой, пением, освоила светские манеры. Всегда открытая и искренняя, леди Гамильтон быстро завоевала симпатии окружающих. И даже неаполитанская королева Мария Каролина стала близкой подругой жены английского посла.
Эмма была очень красива. Современники отмечали, что, довольно высокая и полная, леди тем не менее была восхитительна: все ее жесты, манеры и улыбка приковывали взгляды не только очарованных ею мужчин, но и завистливых женщин. Она была умна, открыта, предельно честна и решительна.
В 1798 году защищать Неаполь от Бонапарта был прислан Англией Горацио Нельсон. С этого времени судьба Эммы навсегда переплетается с судьбой Нельсона. До этой встречи свободного выбора у Эммы не было. Необходимость заставила идти ее к Гревиллю, честолюбие к лорду Гамильтону, к Горацио Нельсону — любовь. Со стороны Нельсона это было тоже настоящее, большое чувство.
Слухи о страстном романе адмирала и супруги английского посла дошли до Лондона. Жена Нельсона тут же пожелала приехать в Неаполь, но муж категорически отказал ей. Окружающие не одобряли любовную связь адмирала, на флоте и вовсе высмеивали положение своего начальника. Когда-то решительный, принципиальный и сильный, Нельсон не мог уйти от любовницы. В тот момент ему были не важны ни карьера, ни репутация, ни близкие люди. Его мысли были заняты лишь одной женщиной, «единственной женой перед Богом», «драгоценной Эммой».
В начале лета 1800 года Нельсон с четой Гамильтонов вернулся в Англию. Сгоравший от страсти Нельсон писал возлюбленной: «Продолжай любить меня так же страстно, как я люблю тебя, и мы будем счастливейшей парой в мире».
В 1801 году Горацио Нельсон ушел от жены, хотя официального развода получить так и не смог. С этого времени он не желал больше скрывать своей сердечной привязанности к Эмме Гамильтон и часто проводил с ней все свободное время в купленном для этих целей загородном доме.
Лорд Гамильтон простил супруге измену и попытался не обращать внимания на недвусмысленные отношения жены с адмиралом. К тому времени у Эммы родилась от Нельсона дочь, которую назвали в честь отца Горацией. Высшее общество не пожелало мириться с любовницей адмирала. Нельсона везде принимали с распростертыми объятиями, для Эммы двери дворцов оказались закрытыми. Особенно усердствовала королева, запретив принимать леди Гамильтон при дворе. Сэр Уильям умер в 1803 году. После его смерти Эмма Гамильтон поселилась с Нельсоном в небольшом домике в Уимблдоне на юге Лондона.
Вскоре Нельсон вновь ушел в море — защищать Англию. Готовясь к знаменитой Трафальгарской битве, Нельсон писал возлюбленной: «Моя самая родная, самая любимая Эмма, мой дорогой интимный друг… Да увенчает удачей бог войны все мои усилия! В любом случае я сделаю все возможное, чтобы мое имя было достойно тебя и Горации, тех, кого я люблю более, чем свою жизнь…».
В Трафальгарском сражении 21 октября 1805 года Нельсон получил смертельное ранение. По знаменитым словам Уинстона Черчилля, в Трафальгарском сражении Нельсон собой заслонил Англию от наполеоновского нашествия.
Адмирал погиб. Ему было сорок семь лет. Последнее, что он успел сказать перед смертью, были слова: «Я завещаю леди Гамильтон и мою дочь Горацию родине».
Нельсона похоронили в соборе святого Павла, а центральная площадь Лондона была названа в честь его последней битвы — Трафальгарской.