著作権がある画像を、ホットリンク（直リンク）で使っているサイトは合法なのでしょうか。

コンテンツごとに承諾状態が違うので、原画像の著作者さんの意図次第です（著作権侵害はいまだに親告罪であるため、原画著作者がＯＫといえばすべてＯＫ。通報していない時点はグレーゾーン）。
原写真を載せ直リンクされたのがこういった法律や対処方法を全く知らない人の場合はしばらく気付かず、通報行為をしないかもしれません。サーバー転送量の増大で気付くことが多いです。宣伝になるからとか、おっしゃるクリエイティブコモンズ方針だからと敢えて放っておく人もいるかもしれません。twitterなどは掲載主が転送量を把握できないので転載に気付くことが少ないし、idや日時を含むツイートまるごとの引用であれば、合法引用として認められる範疇といえるでしょう。
　
ちょっと意識が高い人だと画像直リンク禁止、転載禁止などとポリシーを明示しておきます。こういうサイトのものを直リンクで使うとわりとすぐばれ、対処されます。
これは著作権のみの話ではなく。サーバー負荷的にも予想していないアクセスがくるのが迷惑であって業務妨害のような事態になることがあるのです。
このとき、直リンクであればさっさと掲載取りやめしたり、urlを変更したり、または凝った手段だとまったく違う画像、たとえば「直リンクやめろ！使用料払え！」とかかれた軽量画像ファイルに差し替えして、転載先は違法サイト・迷惑サイトであるという印象をあたえたりという対処を行うことができます。
まとめサイトなどはしたがって、バレないように一度ダウンロードして敢えて転載公開しているものが多いはずです。直リンクより明確に違法（複製権など）なのですが。
　
もし直リンクにこだわる場合について話をつづけますと、ピクシブなどの会員登録が必要なサイトや、ツイッターの鍵アカウントで公開されたファイルは（会員やフォロワー以外への）直リンク公開はできないように対処されております。しかしそれをダウンロードし複写し公開しているサイトがあれば、直リンクできるようになってしまう場合があります。
この場合、仲介したサイトは明らかに複写および転載行為をしており不法（複製権侵害など）であるといえます。そこからの直リンクはグレーゾーンですが、最近は明確に不法な転載系サイトは通報により閉鎖されることも多く、その後は転載サイトへ直リンクしても転載画像は表示されなくなり、目的は達成されなくなります。
　
ライセンス料については最近もそのような騒動について質問がありました。一番関係ないツラをしていたＮＡ〇ＥＲも原掲載者からの申し出があればというふうに対処する方針に昨年末に変更しました。著作権法さまさまですが、しぼりとれるかは今後の訴訟や各著作権者の交渉次第だとおもいます。訴訟が面倒だと思う人も多いとおもいます。

最後に典型例をあげておきますと、（部分）複写ならネットのどこで使ってもＯＫと事前に承諾されていることが知られている漫画作品の一つが「ブラックジャックによろしく」です。ただ、複写でなく改変であったり、常識からみてあまりにもひどい使い方をされた場合は、訴訟で対処される可能性はのこります。逆に、里中満智子さんを筆頭とする漫画・小説著者たちは、自炊（自分の購入した紙本の、本人だけのためのデジタル化）を、自炊業者の手を介して行わないでほしいという主張をしているほど著作権侵害に敏感に反応しており（裁判所もその主張に合致した判決を出しており）、法律主旨からみればそちらのほうが普通の反応であるかもしれません。