Aux Jeux olympiques d'été de 2012 à Londres, Hannah Mills remporte la médaille d'argent en 470 avec Saskia Clark. Le duo Clark-Mills, également sacré champion du monde en 2012 et vice-champion du monde en 2011[1] remporte l'or olympique aux Jeux Olympiques d'été de 2016 à Rio au Bresil.
A la suite des Jeux de Rio, Saskia Clark prend sa retraite sportive et Hannah Mills s'associe à Eilidh McIntyre . Toujours en 470, le duo est vice-champion du monde à Thessalonique en Gèce en 2017, remporte le bronze lors des mondiaux de 2018 à Aarhus, Danemark avant d'être sacré champion du monde à Enoshima, Japon en 2019.
Aux Jeux olympiques de Tokyo en 2021, Hannah Mills monte de nouveau sur la plus haute marche du podium avec une nouvelle médaille d'Or, obtenue cette fois avec Eilidh McIntyre.
En 2025, elle est stratège au sein de l'équipe britannique Emirates GBR et remporte ainsi la saison 5 du circuit professionnel SailGP à Abu Dhabi devant les Australiens et les neozelandais.