Hans Winkler wurde in Hannover geboren und absolvierte sein Bühnenbildstudium an der National Theatre School of Canada in Montreal. Nach der Assistentenzeit an den Staatstheatern Hannover und Kassel begann er 1991 mit der Tätigkeit als freier Bühnenbildner für Oper, Ballett und Schauspiel. Zu Opern von Verdi, Mozart, Donizetti, Tschaikowsky, Gounod und Massenet entwarf Hans Winkler die Bühnenbilder, unter anderem für die Staatstheater Braunschweig und Oldenburg, das Theater Augsburg, die Wiener Kammeroper und Vest Norges Opera Bergen. Für die Pacific Opera Victoria in Kanada gestaltete er das Bühnenbild zu Wagners Das Rheingold, inszeniert von Wim Trompert.

Eine langjährige gemeinsame Arbeit verbindet ihn mit dem Choreografen Ralf Dörnen. So entstand für die Dresdener Semperoper das Ballett Verklärte Nacht. Außerdem stattete er zahlreiche Ballettabende für das Theater Vorpommern, das Staatstheater Oldenburg, das Aalto Theater Essen und das Nationaltheater Brno aus.

Inspiriert vom amerikanischen Künstler Edward Hopper entstand 2016 am Theater Chemnitz die  Ausstattung zum Ballettabend Gesichter der Großstadt mit Choreografien von Reiner Feistel und Yiming Xu, der 2017 mit dem Sächsischen Tanzpreis ausgezeichnet wurde.
2017 stattete Hans Winkler das Ballett Das Dschungelbuch des indisch-australischen Choreografen Ashley Lobo am Theater Chemnitz aus.