Poco se sabe de la infancia de Emma Lyon, salvo que nació en Cheshire. Su padre murió cuando Emma tenía dos años, razón por la cual debió trabajar como doncella en distintas casas de familia desde temprana edad. Pronto se despertó su vocación por el teatro, que entonces era casi sinónimo de mala vida.
A los 15 años conoció a Sir Harry Fetherstonhaugh, un noble acaudalado, que probablemente haya sido su primer amante. Junto con él se instaló en una finca rural donde oficiaba de anfitriona. Esta relación llegó a su fin cuando Emma quedó embarazada de Sir Harry. La joven fue conducida a Londres, un lugar propicio para ocultar su estado hasta que dio a luz a una niña, llamada Emma Carew, que fue criada por el Sr. y la Sra. Blackburn.
Para entonces Sir Harry había quedado atrás y Charles Greville – segundo hijo de del Conde de Warwick- era su nuevo amante, quien le pidió que cambiara su nombre a Emma Hart, con la intención de ocultar su pasado. Fue en esta época que la nueva Emma conoció al pintor George Romney, quien quedó prendado de sus encantos, al punto de obsesionarse con la joven a quien retrató una y otra vez. Los delicados rasgos de Emma se hicieron conocidos gracias al pincel de Romney.
La popularidad de Emma Hart, que convivía abiertamente con Greville, conspiraba contra los proyectos de este hombre de casarse con una rica heredera. Entonces, Greville convenció a su añoso tío -Willian Hamilton- de casarse con Emma. Sin estar al tanto de estos planes, Emma viajó encantada a Nápoles, creyendo que pasarían unas vacaciones en la casa del tío de su amante. Finalmente, Greville concretó sus planes y Emma Hart se convirtió en esposa de Lord Hamilton, para sorpresa de todos ya que el pasado prostibulario de la nueva Lady era un secreto a voces.
Como anfitriona organizaba tertulias que incluían a celebridades como la pintora Vigée-Lebrun, el escultor Bertel Thorvaldsen y el escritor Johann Wolfgang von Goethe, además de aristócratas de toda Europa que quedaban fascinados con las encantadoras actuaciones de Lady Hamilton.
Si bien Emma había conocido al joven oficial de la armada en 1793, fue cinco años más tarde cuando el almirante Nelson volvió a verla. Para entonces, él ya se había convertido en una leyenda después de la aplastante victoria británica, en agosto de 1798, frente a Francia a orillas del Nilo. El almirante lucía en su cuerpo el precio de la gloria: había perdido un brazo y gran parte de sus dientes. Al verlo tan deteriorado, Emma se desmayó en sus brazos. El episodio debe haber conmovido al futuro almirante, porque éste le escribió a Fanny Nelson -su ex esposa de la que se había separado recientemente- relatando la curiosa conducta de Lady Hamilton. Nelson fue hospedado en el Palazzo Sessa -hogar del matrimonio- y allí organizaron una fiesta para más de mil invitados, a fin de celebrar el onomástico del héroe británico.
Fue inevitable que Emma y Horatio Nelson se enamorasen. Al parecer el romance no solo fue tolerado, sino animado por Sir William, ya que un tema que pesaba sobre la pareja era la incapacidad de Lord Hamilton de tener hijos y la resistencia de éste a que Emma trajese a su hija a vivir a Italia, ya que su presencia despertaría una serie de incomodas preguntas sobre su pasado. Para cuando Nelson y los Hamilton volvieron a Inglaterra, Emma estaba embarazada. El grupo decidió retornar por el camino más largo. De hecho, se detuvieron en Austria, donde el compositor Joseph Haydn le dedicó al almirante inglés una misa.
La llegada a Londres con Lady Hamilton embarazada despertó todo tipo de suspicacias en la prensa británica. Sin embargo, los matrimonios continuaban viviendo en casas separadas, aunque Nelson tomó las medidas para separarse de su esposa antes de embarcarse en una nueva misión.
Horatia, la hija de Emma con el almirante, nació el 29 de enero de 1801. Apenas dos días más tarde, Emma hizo una espectacular aparición en público durante un concierto en St. James Square.
En otoño de ese año Nelson compró una casa en Merton Place, donde se mudaron los Hamilton, la madre de Emma y el almirante conviviendo en una alegre ménage à trois que era la delicia de la prensa británica. Esta pareja resultó ser una inagotable fuente de sorpresas.
En los brazos de Emma, Lord William falleció en abril de 1803, y sus deudas pesaron sobre el patrimonio heredado por Lady Hamilton, lo que no incidió muy profundamente en su vida, ya que Nelson fue nombrado comandante en jefe de la armada.
Después de una breve permanencia en Londres, disfrutando del ambiente distendido que Emma había creado en Merton Place, Nelson se hizo a la mar para la que sería su más gloriosa y última campaña. Antes de zarpar, elevó un pedido a la corona en el que solicitaba, en caso de morir defendiendo al Rey y al país, que Inglaterra debería proveer a Emma y a su hija Horatia de los medios para mantener su nivel de vida.
Llegado el momento, Gran Bretaña no honró la palabra dada al más insigne de sus héroes, el vencedor de Trafalgar, la batalla que le dio a la nación el dominio de los mares por un siglo. Antes de morir, Nelson le dedicó sus últimas palabras y le envió su coleta y el abrigo que usó en sus últimos momentos. El testamento de Nelson le cedía a Emma £2.000, la casa de Merton Place y una renta de £500, que sin embargo, no eran suficientes para mantener el ritmo de gastos al que se había acostumbrado.
El resto de sus días fueron una lucha permanente por los derechos a los bienes de Nelson que, mayoritariamente, habían quedado en manos de sus descendientes.
Si bien Emma era una figura social que frecuentaba reuniones con los príncipes reales y la aristocracia, su capacidad económica se deterioró rápidamente. En 1809 se vio obligada a vender Merton Place. Sin embargo, las estrecheces económicas continuaron a punto de ser encarcelada por deudas, como acostumbraban hacer en Inglaterra y como Charles Dickens describe en sus libros.
A pesar de pedir clemencia al príncipe de Gales, sus bienes fueron rematados en subasta pública. Acorralada por las deudas, huyó a Francia donde su salud se deterioró, y fue allí donde se convirtió al catolicismo.
El 15 de enero de 1815 murió por disentería amebiana sin llegar a cumplir 50 años. Fue enterrada en Calais y su tumba se ha extraviado, aunque no así las memorias de su agitada vida.