Hans Vonk, geboren in het Zuid-Afrikaanse Alberton, begon zijn carrière bij RKC Waalwijk. Bij de Brabanders speelde Vonk negen seizoenen. Tussentijds speelde de goalie ook nog één seizoen voor FC Wageningen. SC Heerenveen nam Vonk in het seizoen 1996/97 over van de Waalwijkers.

Bij Heerenveen kende Vonk succesvolle seizoenen. De doelman, die acht jaar achtereen bij Heerenveen speelde, werd in het seizoen 1999/00 met de ploeg van Foppe de Haan tweede. In het seizoen dat volgde speelde Vonk met Heerenveen in de Champions League.

In de zomer van 2004 verkaste Vonk naar Ajax, waar hij achter Maarten Stekelenburg en Bogdan Lobont derde doelman werd. Ondanks de hevige concurrentie bij Ajax stond Vonk vanwege blessures geregeld onder de Amsterdamse lat.

Na twee seizoenen Ajax, waar hij 27 competitieduels speelde, speelde de Zuid-Afrikaan twee jaar bij Ajax Cape Town. In 2008 moest hij Ajax uit de brand helpen, nadat de Amsterdammers het lange tijd moesten stellen zonder Stekelenburg. In januari 2009 deed Heerenveen om dezelfde reden een beroep op Vonk, omdat Steppe langdurig is uitgeschakeld met een rugblessure.