Rok 2011 upłynął pod znakiem dominacji Sebastiana Vettela, jednak w pierwszych wyścigach Lewis Hamilton prezentował konkurencyjne tempo. Wygrał wyścig o Grand Prix Chin. W Grand Prix Monako został uznany winnym kolizji z Felipe Massą, za co otrzymał karę przejazdu przez boksy. Dodatkowo został także ukarany doliczeniem dwudziestu sekund do końcowego rezultatu, za incydent z Pastorem Maldonado. W Kanadzie z wyścigu wyeliminował go jego zespołowy partner Jenson Button. 24 lipca odniósł drugie w sezonie zwycięstwo w wyścigu o Grand Prix Niemiec. Nie ukończył wyścigu o Grand Prix Belgii z powodu kolizji z Kamui Kobayashim. W Sinagpurze po raz kolejny doprowadził do kolizji z Felipe Massą za co został ukarany przejazdem przez aleję serwisową. W Grand Prix Indii doszło do kolejnej kolizji z udziałem Hamiltona i Massy, za którą Brazylijczyk otrzymał karę. Do Grand Prix Korei Południowej ruszał z Pole Position. Były to jedyne kwalifikacje w tym sezonie, w których pierwsze pole startowe wywalczył reprezentant innego zespołu niż Red Bull Racing. Pod koniec sezonu wygrał wyścig o Grand Prix Abu Zabi. W końcowej klasyfikacji Mistrzostw Świata zajął piąte miejsce. Zgromadził 227 punktów, sześć razy stawał na podium, szesnaście razy zdobywał punkty. Przegrał rywalizację zespołową z Jensonem Buttonem, który został wicemistrzem świata.