Nella stagione 2017 il suo nuovo compagno di squadra è l'ex Williams Valtteri Bottas, a causa del ritiro dalla Formula 1 di Nico Rosberg, annunciato pochi giorni dopo la vittoria del titolo mondiale. Il campionato per Lewis inizia con una pole in Australia. In gara giunge però secondo dietro Sebastian Vettel, dopo essere stato condizionato da una perdita di tempo dietro Verstappen. In Cina fa segnare di nuovo la pole, ma questa volta domina la gara, ottenendo un Grand Chelem (ha ottenuto pole position, vittoria del Gran Premio, giro veloce e ha trascorso la gara sempre al comando). In Bahrein giunge in seconda posizione, la stessa ottenuta in qualifica. A Soči parte e arriva quarto. Torna alla vittoria in Spagna in una gara in cui, dopo essere partito dalla pole, si fa bruciare alla partenza da Vettel; ma poi, grazie anche a un'ottima strategia, si mette in condizione di poterlo attaccare con gomme di mescola più morbida di quelle del pilota della Ferrari, che sorpassa al 44º giro e va a vincere.