Sezónu 2012 zahájil v Grand Prix Austrálie pole position, ovšem již v první zatáčce po startu jej předjel týmový kolega z McLarenu Jenson Button a obhájce titulu mistra světa Sebastian Vettel z Red Bull Racing. V úvodní velké ceně tedy Hamilton obsadil třetí místo. I v Malajsii vyhrál kvalifikaci, v průběhu deštivého závodu se zdržel v boxech a vedení se ujal Fernando Alonso z Ferrari následovaný Sergio Pérezem na sauberu, v tomto pořadí jezdci dojeli až do cíle. V kvalifikaci na VC Číny si vyjel druhé místo, avšak kvůli výměně převodovky byl odsunut až na 7. startovní pozici. Z té se probojoval na konečné třetí místo. Do Grand Prix Bahrajnu odstartoval ze druhé pozice, po zdržení v boxech skončil až osmý. Ve Španělsku vyhrál kvalifikaci, avšak kvůli nedostatku paliva pro odebrání vzorku pro expertizu jej sportovní komisaři diskvalifikovali. Z posledního místa na startu si po problémech při zastávce v boxech, kdy narazil do špatně odloženého vyměněného kola, vyjel osmé místo. V Grand Prix Monaka si ze 4. místa v kvalifikaci vyjel páté místo, když jej překonal odlišnou strategií Sebastian Vettel.