Косаку Хамада закончил школу 3-й степени в Киото, затем учился в Токийском Императорском университете по специализации «европейския история». Дипломная работа была посвящена влиянию греческой культуры на Восток. После окончания университета преподавал историю в Высшей школе Васэда.
С 1909 года Хамада преподаёт в новом археологическом институте Императорского университета в Киото. В 1911 году выезжает в Китай для изучения буддийских манускриптов, найденных в пещерных храмах Дунхуань. Тогда же вблизи Порт-Артура принял участие в раскопках гробниц эпохи Хань.
С 1913 года он — ассистент-профессор, а с 1917 года, после трёхлетнего пребывания в Великобритании, Италии и Греции, профессор Киотского университета. В 1930-32 годах Косаку — декан литературного факультета, с 1937 года — президент Киотского университета. В 1931 году он избирается в японскую Императорскую Академию наук.
Косаку Хамада был признанным специалистом по археологии Восточной Азии эпохи бронзы и раннего железа. С 1910 года он руководил раскопками в Южной Маньчжурии, Корее (с 1925), Японии и в Северном Китае (в первую очередь — культуры Хуншань).