Am 18. Januar 2008 verkündete McLaren, dass Hamilton einen neuen Vertrag bis 2012 unterschrieben habe. Schon im Dezember wurde als Nachfolger des abgewanderten Alonso der bisherige Renault-Pilot Heikki Kovalainen verpflichtet. Beim ersten Rennen der Formel-1-Weltmeisterschaft 2008 in Australien erzielte Hamilton nicht nur die Pole-Position, sondern gewann auch gleich das Rennen. In den nächsten zwei Rennen folgten ein fünfter Platz beim Großen Preis von Malaysia und ein 13. Platz in Bahrain, wodurch er die Weltmeisterschaftsführung an Räikkönen verlor. Nach einem dritten Platz in Spanien und einem zweiten Platz in der Türkei gewann Hamilton in Monaco und übernahm erneut die Weltmeisterschaftsführung. Dabei schlug er die im Qualifying starken Ferrari und siegte trotz eines Reifenschadens zu Beginn und teilweise strömenden Regens.