עונת 2011 הייתה בשליטה מוחלטת של סבסטיאן פטל שהוביל את העונה מהמרוץ הראשון, עובדה שגרמה להמילטון להכריז על כך שהמאבק סגור, כבר לאחר שמונה מרוצים. במהלך העונה ניצח בשלושה מרוצים והשיג עוד 3 פודיומים, אך סיים את העונה במקום החמישי. בהרבה מהמרוצים לואיס התנגש עם פליפה מאסה. את עונת 2012 פתח עם שלושה פודיומים רצופים והשיג 45 נקודות, אך בשלושת המרוצים הבאים צבר רק עוד 18 נקודות. הוא ניצח במרוץ השביעי, שהתקיים בקנדה ובהמשך העונה רשם ניצחונות גם בהונגריה, איטליה וארצות הברית, אך מלבד הניצחונות הללו לא הצליח להגיע אל הפודיום עד סיום העונה. בנוסף, במהלך העונה נאלץ לפרוש מחמישה מרוצים ואת העונה סיים במקום הרביעי.
2013-הווה: מרצדס.
חוסר ההצלחה המתמשך ותחושת מיצוי הובילו את המילטון לעזוב את קבוצת מקלארן.
ב-28 בספטמבר 2012 פורסם כי בעונת 2013 יצטרף המילטון למרצדס לאחר שחתם בקבוצה על חוזה לשלוש שנים תמורת שכר של 15 מיליון ליש"ט בשנה. עונת הבכורה בקבוצה החדשה לא הביאה עימה את ההצלחה המיוחלת. הוא סיים את העונה במקום הרביעי כשלזכותו ניצחון בודד וארבעה פודיומים. לקראת עונת 2014 הוחלט על שינוי במנועים בהם ישתמשו הרכבים המשתתפים בתחרות, שינוי שבעקבותיו נטו הפרשנים להמר על מרצדס והמילטון כמועמדים המובילים לזכייה בתואר האליפות. במרוץ פתיחת העונה זינק מהפול פוזישן, אך נאלץ לפרוש עקב תקלה טכנית ברכבו. הוא ניצח בארבעת המרוצים הבאים והוסיף ניצחון וארבעה פודיומים בששת המרוצים לאחר מכן. למרות ניצחונות רצופים באיטליה, סינגפור, יפן, קנדה וארצות הברית לא הצליח המילטון להבטיח את תואר האליפות עד המרוץ האחרון בעונה. במרוץ, שהתקיים באבו דאבי, היה על המילטון להשיג את המקום השני לפחות על מנת להבטיח את התואר. המתמודד על התואר היה בן קבוצתו, רוזברג, שזינק מהפול פוזישן בעוד המילטון זינק מהמקום השני. כבר בזינוק הצליח המילטון לעבור את רוזברג והוביל את המרוץ על לסיומו, ניצחון שהקנה לו את תואר האלפות בפעם השנייה. במיוחד אחרי שרוזברג סבל מתקלה ברכבו שגרמה לו ליפול מהקרב על הניצחון עד למקום ה14 עד לסוף המרוץ.
המאבק הצמוד בין המילטון לרוזברג נמשך גם במחצית העונה הראשונה של עונת 2015. בתשעת המרוצים הראשונים בעונה השיג המילטון חמישה ניצחונות וארבעה פודיומים, אך הפער עמד על 17 נקודות בלבד. המרוץ בהונגריה היווה את נקודת המפנה בתחרות בין השניים - בתחרות זו סיים המילטון במקום השישי ורוזברג במקום השמיני. הפעם הראשונה מאז תחילת עונת 2014 שהמילטון מסיים מרוץ ולא מגיע לפודיום. לאחר המרוץ הזה הצליח לרשום חמישה ניצחונות בשישה מרוצים, דבר שהבטיח לו את תואר האליפות שלושה מרוצים לפני סיום העונה.
בשנת 2015 דורג כספורטאי העשיר ביותר בבריטניה עם הון המוערך ב-88 מיליון לירה שטרלינג.
עונת 2016 נפתחה ברצף של ארבעה ניצחונות של רוזברג, שהגדיל בהתמדה את הפער מהמילטון. רצף הניצחונות נקטע לאחר שבגרנד פרי הספרדי התנגשו השניים זה בזה ופרשו מהמרוץ. המילטון התאושש מהתאונה ובמרוץ הבא ניצל טעות של הצוות הטכני של דניאל ריקארדו ורשם את ניצחונו הראשון בעונה. המילטון המשיך לצמצם את הפער מהמקום הראשון כשניצח גם במרוץ הבא, שהתקיים בקנדה, בעוד רוזברג מסיים במקום החמישי. הפער נפתח מחדש לאחר שבאזרבייג'ן היה זה רוזברג שניצח והמילטון שסיים במקום החמישי. המילטון ניצח את המרוצים באוסטריה ובריטניה, בעוד רוזברג מסיים רביעי ושני. לאחר סיום המרוץ בבריטניה התברר שרוזברג נעזר בצוות הטכני על מנת לפתור תקלה בגיר, דבר שעלה לו בהפחתת 10 שניות מזמנו וירידה למקום השלישי. את המקום השני במקומו תפס מקס ורסטאפן. אחרי עשרה מרוצים עמד הפער על נקודה אחת בלבד לטובת רוזברג. ניצחון שלישי ברציפות בהונגריה העניק להמילטון את ההובלה באליפות והוריד את רוזברג למקום השני, אך שלושה ניצחונות רצופים של הגרמני דחקו את המילטון למקום השני. הפער גדל לאחר ניצחון נוסף בגרמניה, אך 4 ניצחונות בחמשת המרוצים הבאים נתנו לרוזברג יתרון של 33 נקודות. המילטון ניצח את כל ארבעת המרוצים שנותרו עד לסוף העונה, אך הפסיד את התואר לרוזברג שסיים במקום השני באותם המרוצים
עונת 2017 נפתחה בניצחון של פטל. המילטון השווה את מספר הנקודות לאחר ניצחון בגרנד פרי סין, אך איבד אותו לאחר מרוץ אחד. היחסים המתוחים עם פטל הגיעו לשיאם בגרנד פרי אזרבייג'ן לאחר שהגרמני התנגש בכוונה ברכבו של הבריטי. המילטון, שזינק מהפול פוזישן, נאלץ לעצור במהלך המרוץ על מנת להחליף קסדה ואיבד את היתרון לדניאל ריקארדו, שניצח את המרוץ. זינוק מהפול פוזישן בגרנד פרי איטליה, הפול פוזישן ה-69 בקריירה, שבר את שיאו של מיכאל שומאכר. ניצחון במרוץ סימן את נקודת המפנה בעונה והעלה, לראשונה בעונה, למקום הראשון. שלושה ניצחונות בארבעת המרוצים הבאים הגדילו את הפער בפסגה בעקביות. בגרנד פרי מקסיקו סיים במקום התשיעי, המיקום הנמוך בעונה, אך הדבר הספיק על מנת להבטיח זכייה באליפות הנהגים בפעם הרביעית.
העונה הבאה זכתה לכינוי "המרוץ לחמישי" בשל העובדה שזאת הייתה הפעם הראשונה בה שני אלופים עם ארבעה תאריך מתחרים על האפשרות לזכות בתואר חמישי. פטל פתח את העונה בצורה טובה יותר והוביל את הטבלה עד מחצית העונה. סדרה של טעויות נהג ובעיות מכניות מצד קבוצת פרארי ושישה ניצחונות בשבעה מרוצים של המליטון העניקו לו את תואר האליפות החמישי בגרנד פרי מקסיקו. במהלך העונה חתם על חוזה בקבוצה לשנתיים נוספות תמורת 40 מיליון ליש"ט לעונה. החוזה הגדול ביותר בתולדות האליפות.
אחד עשר ניצחונות, שבע עשר פודיומים ו-413 נקודות (שיא נקודות לעונה לנהג) העניקו לו את התואר בפעם השישית, בפער של 87 נקודות מולטרי בוטאס, חברו לקבוצה, שסיים במקום השני. באוקטובר 2020 ניצח את גרנד פרי פורטוגל, ניצחונו ה-92 בקריירה, ששבר את שיא הניצחונות של מיכאל שומאכר והעלה אותו לראש טבלת המנצחים באליפות. לאחר הזכייה באליפות השביעית חתם על חוזה לעונה נוספת בקבוצה.
טבעונות ופעילות למען בעלי חיים.
המילטון הוא טבעוני ופעיל לקידום תזונה מהצומח. בריאיון ל-BBC ב-2017 הסביר את הבחירה שלו בטבעונות בשיקולים אקולוגיה, בריאות ומצפון.
ב-2019 השתתף בהפקת הסרט כוח טבעי, העסק ביתרונות של תזונה מהצומח לספורטאים.
המילטון אף פנה להנהלת מרצדס בבקשה להפסיק את השימוש בעור במכוניות החברה. בתגובה מסרה החברה כי היא בוחנת את המעבר לשימוש בחומרי חלופיים. המילטון התבטא גם בסוגיות נוספות של הגנה על בעלי חיים, כגון נגד ציד הלווייתנים באיי פארו.
פוליאנה פרנק
פוליאנה פרנק היא להקת רוק בניצוחה של אליוט שפעלה עם הפסקות בין השנים 1987–2003, וממשיכה להופיע מדי פעם בהופעות מיוחדות.
גלגול ראשון.
להקת הרוק "פוליאנה פרנק", ששמה משלב בין הדמות הספרותית "פוליאנה" לדמותה של אנה פרנק, הוקמה בנובמבר 1987 להופעה אחת בלבד. ליאורה מוגרבי (בס) ואליוט (גיטרה ושירה, שמה המקורי הוא שרון בן-עזר) שרו את שני השירים היחידים שידעו לנגן כחימום להופעת הבכורה של להקת "נושאי המגבעת" בתל אביב. כשהביקורות קראו להן "תקוות הרוק הישראלי" הן ארזו את חפציהן והיגרו לאמסטרדם. בהופעה נוספת של הצמד שנערכה באותה שנה אירחו השתיים את המשוררת שז שאז ניסתה את כוחה כזמרת ונגנית גיטרה, ויחד איתה הקליטו גרסאות ראשוניות לשיריה של שז "רוח רפאים", "עיר צעצוע" ו"הכל זין".
גלגול שני.
שנה אחר כך, הגיעה אליוט לביקור בתל אביב והקליטה שמונה שירים עם אחיה המוזיקאי רזי, קלידן ומפיק מתחיל, הגיטריסט עמי לוי, והבסיסט שבי עוזיאל, שהיו איתם בלהקת התיכון שלהם "אח חורג". הרביעייה החליטה להוציא את שמונת השירים שהוקלטו בבית עם ציוד בסיסי ביותר, בלייבל העצמאי הראשון בתל אביב, "האוזן השלישית".
הקלטת "חיה ומתה בארון" יצאה בשנת 1989. השילוב של אנגלית ועברית, היום כל כך מובן מאליו ואז חלוצי, עם תכנים פוליטיים חריפים וסאטיריים, ושעטנז של ז'אנר אלקטרוני-אקוסטי "חינני" ואנרכי הפך את הקלטת ללהיט.
הרביעייה הופיעה פעם אחת בלבד, בקולנוע אלנבי, באביב של אותה שנה. כל הכרטיסים נמכרו מראש, העיתונות התלהבה מכך שבן-עזר לא הסתירה את היותה לסבית, ולשירים כמו "גיבור צבא ההגנה" הוגבל השידור בגלי צה"ל.
"האוזן השלישית" הציעו לארבעה להקליט אלבום אולפן, ובקיץ 1990 הם שחררו את "אין לבחור", שיהפוך לאבן דרך בדברי ימי האלטרנטיבה המקומית. לצד שירים אפוקליפטיים כמו "חלמתי: תבל מכוסה אפר" (למילים של המשוררת אסתר ראב, הדודה רבתא של אליוט ורזי) ופוליטיים כמו "הנצורים והצודקים", האלבום כלל להיט רוק סרקסטי ונשכני בשם "זיוה", שעמי לוי כתב עוד בימי "אח חורג" ובלדות כמו "And if" שהלחין ושר עוזיאל. בין השירים שיבצה הלהקה קטעי תעמולה מבית היוצר של קול הרע"ם מקהיר ושבבי הקלטות ביתיות, ביניהם "אני אדם פשוט". ההצלחה הגדולה של האלבום, שיצא בדיסק ותקליט, הובילה לסיבוב הופעות עם המתופף הצעיר רע מוכיח, מכיוון שבאלבום מתופפת אליוט עצמה.
בסוף הקיץ אליוט חזרה לאירופה, והשלישייה הופיעה בשנות ה-90 רק בשלוש או ארבע הזדמנויות, כולל ערב הגאווה הראשון בשנת 1992, לפני שהיה מצעד, וביום ההולדת העשירי של "האוזן השלישית".
גלגול שלישי.