6월 28일, 하메스는 이스타지우 두 마라카낭에서 벌어진 우루과이와의 16강전에서 두 골을 모두 넣어 2-0으로 이기고 콜롬비아를 사상 첫 FIFA 월드컵 8강에 진출시켰다. 이 경기에서 두 골을 추가한 하메스는 2002년 대회의 호나우두와 히바우두 이래 대표팀이 참가한 1차전 경기부터 모두 득점을 올린 첫 선수가 되었다. 그가 지면이 닿기 전에 선제골로 차 넣은 골은 "FIFA 월드컵 역사상 최고의 골들 중 하나"라고 오스카르 타바레스 상대 대표팀 감독이 묘사했고, 그는 하메스가 "FIFA 월드컵의 최고 선수" 라고 평하기도 했다. 우루과이전에서 맹활약을 펼친 그는 이 대회에서만 네 번의 경기를 치러 세 번 FIFA로부터 경기 최우수 선수로 선정되었다. 대회 후, 이 경기에서 기록한 선제골은 FIFA에서 진행한 투표를 통해 400만명에 의해 대회 최고의 골로 선정되었으며, 연말에는 연간 최고의 골을 기록한 선수에게 주어지는 FIFA 푸슈카시상의 주인공이 되었다. 브라질과의 8강전에서는 대회 6호골을 뽑았는데, 그는 페널티킥으로 1골을 만회했지만, 콜롬비아의 1-2 패배를 막지 못했다. 분루를 삼키는 하메스는 브라질의 다비드 루이스가 위로했고, "그 [다비드] 는 제가 훌륭한 선수라고 말했습니다. 진실은 많은 거물급 선수들이 절 포옹한 것은 행복하게 했습니다. 우리는 고개를 들고 응원해준 콜롬비아 팬들을 감사해야 합니다. 우리는 계속해서 신기록을 세워가는 와중이었기에 가슴이 아픕니다. 우리는 준결승전에 진출하기 위해 모든 것을 준비했지만, 우리는 위대한 상대랑 대결을 펼친 것이 자랑스럽습니다. 저는 우리가 최선을 다했기에 운 것입니다. 우리는 슬프지만 우리가 퍼부을 수 있는 것을 모두 퍼부었기에 대해 자랑스러워 해야 합니다." 루이스와 로드리게스는 유니폼을 교환하기도 했다. 하메스는 현지 관중들의 기립 박수를 받으며, 첫 FIFA 월드컵을 5경기에 출전해 6골 2도움을 기록한 것으로 끝냈다. 7월 11일, 그는 FIFA로부터 대회 최우수 선수에게 주어지는 골든 볼 후보 10인 목록에 이름을 올렸다. 그는 콜롬비아가 8강에서 탈락했는데도 불구하고 대회 최다 득점자에게 주어지는 골든 슈를 가져갔다. 대회에서의 활약으로, 그는 올스타 팀의 일원으로도 선정되었고, 캐스트롤의 성과 지수를 반영하여 FIFA 공식 웹사이트에 기재된 11인 명단에도 그의 이름을 올렸다. 아르헨티나의 축구 거물 디에고 마라도나는 리오넬 메시가 아니라 하메스가 대회 골든 볼을 탔어야 했다고 주장했다.