Сын Джона Гамильтона (ок. 1535Шаблон:— 1604), 1-го маркиза Гамильтона (1599—1604), и Маргарет Лайон (? — 1625), вдовы Гилберта Кеннеди (ок. 1541Шаблон:—1576), 4-го графа Кассиллиса, дочери Джона Лайона, 7-го лорда Глэмиса.
В апреле 1604 года после смерти своего отца Джеймс Гамильтон унаследовал отцовские титулы и поместья.
В марте 1609 года после смерти своего бездетного дяди Джеймса Гамильтона, 3-го графа Аррана, Джеймс Гамильтон унаследовал титул графа Аррана.
Джеймс Гамильтон скончался 2 марта 1625 года в Уайтхолле (Лондон) от лихорадки. Он был похоронен в семейном мавзолее в Гамильтоне2 сентября того же года.
Семья и дети
В 1603 году женился на леди Энн Каннингем (ум. 1646), дочери Джеймса Каннингема (1552—1630), 7-го графа Гленкерна (1580—1630), и Маргарет Кэмпбелл (? — 1610). Дети:
леди Анна Гамильтон, муж — Хью Монтгомери (1613—1669), 7-й граф Эглинтон (1661—1669)
леди Маргарет Гамильтон, муж — Джон Линсей (1611—1678), 17-й граф Кроуфорд (1633—1678)
леди Мэри Гамильтон (? — 1633), муж — Джеймс Дуглас (1622—1671), 2-й граф Куинсберри
Он также имел внебрачную дочь Маргарет (1625—1695) от связи с Энн Стюарт (? — 1669), дочерью Уолтера Стюарта (до 1565Шаблон:— 1617), 1-го лорда Блантайр. Маргарет стала женой Джона Гамильтона (до 1624Шаблон:— 1679), 1-го лорда Белвехена и Стентона.