Hill est né à New York, et déménagea à West Nyack (toujours dans l'État de New York), avec sa famille, à l'âge de huit ans. Après ses études secondaires, Hill fut diplômé de l'université Rutgers en 1859. À partir de 1861, il travailla au Nautical Almanac Office de Cambridge, dans le Massachusetts. Son travail portait sur les théories mathématiques décrivant le problème des trois corps, puis le problème des quatre corps, pour calculer l'orbite de la Lune autour de la Terre, ainsi que celle des planètes autour du Soleil.
La sphère de Hill, qui approxime la zone d'influence gravitationnelle d'un corps céleste en orbite autour d'un corps plus lourd, fut décrite par Hill.
.jpg){kind=small}
