Hans Mayr trat 1949 in die Pensionsversicherungsanstalt der Angestellten ein, wurde 1963 Abgeordneter zum Wiener Landtag und Mitglied des Wiener Gemeinderates, und war in den Jahren 1971 bis 1973 Abgeordneter zum Nationalrat.

1973 übernahm der kühle Rechner Hans Mayr das Amt des Stadtrats für Finanzen und Wirtschaftspolitik in Wien, das er rekordverdächtige 21 Jahre lang ausübte. Als seine wichtigste Aufgabe sah Mayr die Sicherung des Wirtschaftsstandortes Wien an. Bauten wie der Eisenbahnring um Wien, die Neue Donau, das AKH und die Wiederbelebung von Kulturstätten wie dem Ronacher oder dem Theater an der Wien fallen in seine Amtsperiode. Mayr war von 1984 bis 1994 auch Wiener Vizebürgermeister und von 1988 bis 1993 Vorsitzender der Wiener SPÖ.

Nach seinem Ausscheiden aus der Tagespolitik war Hans Mayr als Präsident des Aufsichtsrates der Porr AG tätig.