Mie Hama est née le 20 novembre 1943 à Tokyo au Japon. Elle a commencé à travailler à l'âge de seize ans comme poinçonneuse dans les bus de la capitale japonaise. Alors qu'elle visitait les studios Toho avec des collègues, un producteur l'a repéra et lui proposa de faire un bout d'essai avant de lui faire signer un contrat. La popularité qu'elle rencontre en tant qu'héroïne sexy, mais sage, de films romantiques lui permet de devenir mannequin. Mie Hama a fait en moyenne 25 couvertures de magazine par an dans les années soixante. Son premier rôle, en 1961, est dans un film japonais, Gen to Fudomyo-O. En 1967, elle apprend l'anglais pendant le tournage de On ne vit que deux fois dans l'espoir de faire une carrière internationale.
Mie Hama est apparue dans une quinzaine de films japonais jusqu'en 1968 et plus tard dans des émissions télévisées.