No final de 2006, foi anunciado pela McLaren como o piloto da equipe para a temporada 2007, onde correria ao lado do bicampeão dessa altura, Fernando Alonso. Em seu primeiro GP na categoria, o GP da Austrália, conseguiu um terceiro lugar. A sua primeira vitória foi no Grande Prêmio do Canadá de 2007. Nesta temporada, teve problemas com seu companheiro de equipe, Fernando Alonso, que acusava a equipe de favorecer o piloto britânico. Hamilton estava com o título da temporada 2007 nas mãos, porém, ele cometeu erros nas duas últimas corridas e o campeão foi Kimi Räikkönen. Mesmo com a perda do título por apenas um ponto, graças ao jogo de equipe da Ferrari em Interlagos, sua performance foi considerada acima da média para um estreante na Fórmula 1.