Родился 18 августа 1954 г. в с. Драченино Ленинск-Кузнецкого района Кемеровской области.
В 1977 г. окончил Московское высшее техническое училище (МВТУ) им. Н. Э. Баумана (ныне Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана) по специальности "двигатели летательных аппаратов".
Доктор технических наук, специализировался в области автоматизированных систем управления.
В 1977-1978 гг. работал помощником мастера, мастером Уфимского моторостроительного производственного объединения.
С 1978 по 1986 г. - инженер, младший, затем старший научный сотрудник Уфимского авиационного института (ныне - Уфимский государственный авиационный технический университет).
В 1986-1990 гг. заведовал лабораторией по наземному использованию авиадвигателей, научно-производственным отделом Восточного филиала Всесоюзного НИИ по строительству магистральных трубопроводов (Уфа, Башкирия).
В 1990 г. был избран депутатом Верховного совета (ВС) Башкирской АССР (председатель Совета - Муртаза Рахимов, будущий глава Башкирии). Возглавлял комиссию ВС по экологии и рациональному использованию природных ресурсов.
В 1993-1994 гг. Рустэм Хамитов работал директором Института прикладной экологии и природопользования Башкирии.
С 1994 по 1996 г. занимал пост министра охраны окружающей среды, природопользования, предупреждения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций Республики Башкортостан.
С 1996 по 1999 г. - министр по чрезвычайным ситуациям и экологической безопасности Башкирии, член Совета безопасности республики.
В 1999 г. возглавлял департамент предупреждения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций Министерства по чрезвычайным ситуациям РФ.
С 2000 по 2003 г. работал в аппарате полномочного представителя президента РФ в Приволжском федеральном округе (ПФО) Сергея Кириенко. Был главным федеральным инспектором по Республике Башкортостан, исполнял обязанности заместителя полномочного представителя президента РФ. Курировал вопросы межнациональных и межконфессиональных отношений, координировал деятельность служб МЧС в ПФО.
В 2003 г. переехал в Москву. В 2003-2004 гг. - руководитель межрегиональной инспекции по крупнейшим налогоплательщикам Министерства по налогам и сборам РФ (МНС РФ) №4, начальник управления крупнейших налогоплательщиков МНС РФ.
С 22 марта 2004 г. по 20 мая 2009 г. Рустэм Хамитов был руководителем Федерального агентства водных ресурсов РФ.
В 2009-2010 гг. занимал должность заместителя председателя правления ОАО "Русгидро". Участвовал в организации работ по ликвидации последствий аварии на Саяно-Шушенской ГЭС.
15 июля 2010 г. в связи с отставкой главы Башкирии Муртазы Рахимова был назначен врио президента Республики Башкортостан.
19 июля 2010 г. Государственное собрание - Курултай республики наделило Рустэма Хамитова полномочиями президента Башкирии по представлению главы государства Дмитрия Медведева. В этот же день вступил в должность.
С июля 2010 г. по май 2011 г. и с августа 2012 г. по ноябрь 2015 г. совмещал должности руководителя и премьер-министра республики.
30 мая 2014 г. президент России Владимир Путин принял досрочную отставку Рустэма Хамитова и назначил его временно исполняющим обязанности президента Башкортостана.
14 сентября 2014 г. в первом туре он был избран президентом Башкирии, получив 81,71% голосов избирателей. Его ближайший соперник, кандидат от КПРФ Юнир Кутлугужин, набрал 10,13%. 25 сентября того же года вступил в должность.
С 1 января 2015 г. по 11 октября 2018 г.- глава Республики Башкортостан (в связи с изменением названия должности руководителя региона).
11 октября 2018 г. президент РФ Владимир Путин принял досрочную отставку Рустэма Хамитова и назначил временно исполняющим обязанности главы Башкирии Радия Хабирова, возглавлявшего г. Красногорск (Московская область).
Награжден орденами Почета (2014), Александра Невского (2015), Почетной грамотой правительства РФ (2004). Имеет благодарность президента РФ (2008).
Награжден Почетной грамотой Республики Башкортостан (1999).
Автор более 100 научных публикаций, книги "Построение системы стратегического управления безопасностью населения субъекта РФ (опыт Республики Башкортостан)" (1999).