他戏剧性地赢得生涯首座世界冠军；他在赛季收官站最后一圈中的最后一弯，成为当时最年轻的一级方程式赛车世界冠军。在接下来效力于麦拉伦的四年内，汉米尔顿皆无法在车手积分榜取得高于第四名的成绩。到了2013年赛季，汉米尔顿与梅赛德斯签约，成为幼时卡丁车队友尼科·罗斯伯格的搭档。他在梅赛德斯的首个赛季再度取得第四名，也是他近五年来第三次以如此成绩完季。接下来的两个赛季，汉米尔顿赢得他职业生涯的第二及第三座世界冠军。汉米尔顿在2014年获得11座分站冠军，与罗斯堡展开一场激烈的积分争夺战，直到汉米尔顿赢得赛季收官站