Nació el 10 de enero de 1942 en Long Beach en el estado de California, ha dicho en varias entrevistas que de niño sufría de asma, razón por la cual tuvo muchos problemas para terminar la escuela, su abuelo era un perforador de petroleo, esto influiría para que Walter Hill más tarde trabajara en esta labor.

Vivió y curso estudios de Arte en Ciudad de México en la Universidad Mexico City College. Trabajó en perforaciones petroleras y en construcción. Hasta 1968 sólo hizo una incursión en el cine como ayudante de director en la película El caso Thomas Crown (version de 1968). También fue ayudante de director ese mismo año para la película Bullitt, y en Take the Money and Run (1969) estuvo a los servicios de nada más y nada menos que Woody Allen como su ayudante.

Desde un principio Walter Hill mostró su inclinación por escribir guiones. Su primer guion fue el de un western, pero aquel guion nunca se llegó a adaptar a la pantalla grande. Luego escribió The Getaway y Hickey and Boggs; estos dos guiones fueron llevados al cine 1972, pero su incursión como director solo llegaría en 1975 con Hard Times. En 1979 escribe y dirige The Warriors; esta película se convertiría en su obra más destacada y en toda una película de culto en los Estados Unidos, basada en un libro de Sol Yurick inspirado en el relato griego de la Anábasis de Jenofonte.

Su pasión ha sido desde siempre el Cine del Oeste y su referente fundamental la obra de John Ford, a pesar de que muchos de sus éxitos forman parte del cine policíaco y de la comedia.

Las películas de Hill presentan habitualmente situaciones en las que los personajes principales se hallan bajo una fuerte presión. Su vida suele ser complicada y da la sensación de que siempre ha sido así. Frecuentemente, sus personajes, masculinos, viven a su manera, pues no tienen excesiva confianza en la naturaleza humana.

Hill, junto con Steven Spielberg, George Lucas, John Milius, Brian De Palma, Martin Scorsese, Paul Schrader, Francis Ford Coppola y otros, es uno de los cineastas que formaron parte de la generación de los 70 que modernizó el cine estadounidense.