Nel successivo appuntamento a Spa, Hamilton firma la sua trentanovesima vittoria dopo essere partito dalla pole position e aver battuto il proprio compagno di squadra arrivato secondo. Due settimane dopo domina il Gran Premio d'Italia arrivando primo con 25" di vantaggio su Vettel ed ottenendo la sua 40º vittoria in carriera (ad un successo di distanza dal pilota tedesco ed Ayrton Senna), che lo porta a 53 punti di vantaggio sul compagno di squadra Rosberg. Ottiene inoltre il secondo grand chelem della carriera con pole position, giro veloce, gara e rimanendo in testa dal 1º all'ultimo giro. Al termine della gara si verifica un'indagine riguardo a una possibile pressione irregolare degli pneumatici della Mercedes, ma dopo chiarimenti effettuati dalla squadra tedesca non si ricorre ad alcuna sanzione. Nel successivo Gran Premio di Singapore, la Mercedes è in difficoltà e Lewis è costretto al primo ritiro stagionale. Vince sia in Giappone sia in Russia, nonostante fosse stato il compagno Nico Rosberg a conquistare la pole position.