Юкио Хатояма родился в Токио 11 февраля 1947 года. Его прадед по отцовской линии, Кадзуо Хатояма (Kazuo Hatoyama) был председателем палаты представителей японского парламента с 1896 по 1897 год. Дед Юкио по отцовской линии, Итиро Хатояма-старший (Ichiro Hatoyama senior), был премьер-министром Японии с 1954 по 1956 год, он в 1955 году основал Либерально-демократическую партию Японии (ЛДПЯ), добился включения Японии в состав ООН и нормализации отношений с Советским Союзом. Отец Юкио, Итиро Хатояма-младший (Ichiro Hatoyama junior), был министром иностранных дел Японии в 1976-1977 годах, а его супруга Ясуко (Yasuko), мать Юкио, была дочерью основателя корпорации Bridgestone Седзиро Исибаси (Shojiro Ishibashi). Семью Хатоямы в прессе сравнивали с династией Кеннеди в США.

Хатояма учился в средней школе, входившей в систему частных элитных учебных учреждений "Гакусюин", в которых до сих пор обучаются члены японской императорской семьи, но в 1964 году окончил государственную старшую школу Коисикава в Токио. Поначалу Юкио Хатояма не собирался идти по стопам отца и деда, и решил заняться наукой. В 1969 году он окончил Токийский университет (Tokyo University) со степенью бакалавра технических наук, после чего уехал за границу и продолжил обучение в аспирантуре Стэнфордского университета (Stanford University), где в 1976 году получил степень кандидата наук (Ph.D) в области инженерного управления (managerial engineering). После этого Хатояма вернулся в Японию в университет Сэнсю (Senshu University), где в 1981 году получил степень кандидата наук (Ph.D) в области управления и до 1983 года там же работал доцентом (assistant professor).

В 1983 году Хатояма ушел на работу секретарем к своему отцу, который тогда был членом верхней палаты (палаты советников) японского парламента от ЛДПЯ. В 1986 году Хатояма решил заняться политикой и был избран депутатом нижней палаты парламента (палаты представителей) от 6-го избирательного округа на Хоккайдо в качестве представителя ЛДПЯ (ранее от этого округа избирался его отец). Впоследствии он переизбирался в этом округе 8 раз. В 1990 году Хатояма занимал пост вице-председателя парламентского комитета по развитию Хоккайдо. Поначалу Хатояма был не очень популярным политиком, и за манеру речи и характер даже получил прозвище Пришелец.

В июне 1993 года после вотума недоверия правительству Киити Миядзавы (Kiichi Miyazawa) Хатояма вышел из ЛДПЯ и стал членом новообразованной партии "Инициатива" (Sakigake). В 1993-1994 году Хатояма был заместителем секретаря кабинета премьер-министра Морихиро Хосакавы (Morihiro Hosokawa). В этом качестве он принимал участие в организации визита в Японию президента России Бориса Ельцина. В апреле 1994 года "Инициатива" покинула правящую коалицию, но уже в июне вновь вошла в новое коалиционное правительство, в котором главную роль играли Социал-демократическая партия Японии и ЛДПЯ. В июле 1994 года Хатояма был назначен генеральным секретарем "Инициативы".

В 1996 году Хатояма вступил в Демократическую партию Японии (предшественницу современной ДПЯ), став одним из ее со-президентов, в сентябре 1997 года был избран генеральным секретарем "старой" ДПЯ. Хатояма был одним из основателей "новой" ДПЯ в апреле 1998 года (в ее состав вошла "старая" ДПЯ и ряд других японских партий) и занял должность заместителя генсека партии, а в сентябре 1999 года стал ее президентом. Хатояма занимал пост президента ДПЯ до декабря 2002 года, добровольно покинув его из-за того, что некоторые члены партии были недовольны вхождением в состав ДПЯ Либеральной партии Японии, возглавляемой Итиро Одзавой (Ichiro Ozawa).

В 2001 году Хатояма занимал пост главы комитета по безопасности нижней палаты парламента Японии, был ответственным секретарем ДПЯ. В качестве одного из лидеров оппозиции 2004 году он был сначала "теневым" министром внутренних дел, а затем иностранных дел. В сентябре 2004 года Хатояма был избран генеральным секретарем ДПЯ.

В мае 2009 года президент ДПЯ Итиро Одзава ушел с поста после финансового скандала о финансировании партии, и на его место был во второй раз избран Хатояма: за него на внутрипартийных выборах в парламенте проголосовали 124 из 220 однопартийцев.

Летом 2009 года из-за последствий мирового экономического кризиса рейтинги правящей ЛДПЯ и премьер-министра Таро Асо упали до рекордных значений. 12 июля 2009 года в Токио прошли муниципальные выборы, которые часто называли "барометром" рейтинга партий на грядущих всеобщих выборах. В Токио ЛДПЯ получила 38 мест против 54 у основного соперника - ДПЯ. Это стало пятым подряд поражением для ЛДПЯ на местных выборах, Асо объявил о роспуске нижней палаты парламента, намеченном на 21 июля, и досрочных всеобщих выборах, которые должны были состояться 30 августа 2009 года - на два месяца ранее запланированного срока. Сразу после заявления премьер-министра Демократическая партия Японии, Коммунистическая партия, Социал-демократическая партия Японии и "Кокумин Синто" (Новая народная партия) объявили о вотуме недоверия правительству страны, однако нижняя палата парламента Японии, контролируемая ЛДПЯ, наложила на него вето. 21 июля роспуск нижней палаты парламента был утвержден кабинетом Асо. Согласно опросам общественного мнения, за месяц до выборов ЛДПЯ уступала демократам почти 10 процентов голосов.

30 августа 2009 года ДПЯ одержала победу на выборах в нижнюю палату парламента. Если до выборов ЛДПЯ принадлежали в нем 300 из 480 мест, а ДПЯ - 112, то после оглашения первых результатов стало известно, что в новом составе ДПЯ достанется 308, а ЛДПЯ - 119 мест. Итоги выборов в прессе назвали историческим поражением ЛДПЯ, которая со времен своего основания в 1955 году всего один раз уступала власть в середине 1990-х годов. 1 сентября стало известно, что новый кабинет министров будет сформирован 16 или 17 сентября 2009 года. Эксперты отмечали, что новое правительство может легко проводить реформы благодаря большинству в обеих палатах парламента, чего не хватало ЛДПЯ, все законодательные инициативы которой сталкивались с оппозицией демократов после их победы на выборах в верхнюю палату парламента в 2007 году. Впрочем, представители ЛДПЯ после поражения заявили, что доминирование ДПЯ будет напоминать диктатуру. Для усиления своих позиций в верхней палате парламента Хатояма объявил о начале переговоров о формировании коалиции с Социал-демократической партией и "Кокумин Синто".

16 сентября 2009 года Асо вместе со своим кабинетом ушел в отставку, в тот же день 327 из 480 депутатов нижней палаты парламента Японии проголосовали за назначение Хатоямы новым премьер-министром. Вечером того же дня Хатояма был официально назначен на должность императором Акихито и сформировал свой кабинет министров, куда, кроме членов ДПЯ, вошли представители СДПЯ и "Кокумин Синто".

Как писала пресса, приход к власти ДПЯ мог стать новой эпохой в японской истории.

Эксперты отмечали, что во внутренней политике Хатояма и Демократическая партия намереваются увеличить расходную часть японского бюджета и пенсии, а также уменьшить налоги. Хатояма заявлял, что намерен ослабить японскую бюрократию и искоренить традицию "наследования" мест в парламенте, хотя сам он был избран от того же округа, что и его отец. По мнению прессы, Хатояма собирался построить в Японии "шведский социализм". Впрочем, критики заявляли, что у ДПЯ нет четкой экономической программы, чтобы претворить все эти изменения в жизнь.

Во внешней политике ДПЯ намерены заняться улучшением отношений с соседями в азиатском регионе, даже в ущерб отношениям к главному союзнику - США, однако стараться при этом сдерживать наращивание военной мощи КНР. Также пресса отмечала, что ДПЯ намереваются изменить конституцию Японии, чтобы расширить миротворческие полномочия и усилить обороноспособность Японских сил самообороны (Japan Self-Defence Forces, JSDF). Хотя Хатояма и хвалил реформы президента США Барака Обамы, он называл неприемлемым сложившееся положение, при котором Япония является подчиненной в военном плане США, и даже говорил о возможном выводе американских баз с территории Японии, однако эксперты считали, что новый премьер-министр не пойдет на радикальное ухудшение отношений с США.

Хатояма является председателем Японской ассоциации неконтактного американского футбола (Touch Football Association of Japan) и Японской ассоциации по подготовке собак-поводырей и собак-помощников (Guide Dogs & Service Dogs Association of Japan).

Хатояма является состоятельным человеком. Согласно налоговой декларации поданной в октябре 2008 году он является собственником 3,5 миллиона акций Bridgestone, которые составляют большую частью его состояния, которое оценивалось в 8,6 миллиарда иен (около 92 миллионов долларов США).

Хатояма женат, его супруга Миюки (Miyuki) - бывшая актриса, она занимается дизайном интерьеров и пишет книги. В одной из своих книг она даже написала, что ее в молодости похитили инопланетяне и увезли на Венеру. Юкио и Миюки познакомились во время учебы в Стэнфорде и поженились в 1975 году. Их брак не смогла оборвать даже супружеская измена в 1996 году: тогда Миюки простила Юкио и сумела спасти его политический имидж, заявив, что сама виновата в скандале, поскольку мало времени уделяла мужу. У Юкио и Миюки есть сын, Киитиро (Kiichiro), который живет в Москве, работает преподавателем в Высшей школе бизнеса МГУ и занимается проблемой пробок в Москве в Институте комплексных стратегических исследований. Родной брат Хатоямы, Кунио (Kunio) начал заниматься политикой раньше Юкио и был министром по административным делам и коммуникациям в кабинете Асо.

В свободное время Хатояма играет в неконтактный американский футбол и теннис, увлекается музыкой, караоке и компьютерами.