Hamilton 2013-ra a Mercedeshez szerződött Schumacher helyére. Csapattársa Nico Rosberg, főnöke Ross Brawn. A téli felkészülés során először megbízhatatlannak tűnt, majd egyre több kört tettek meg, és Barcelonában már a leggyorsabbaknak tűntek. Ausztráliába érkezve sokan őket tartották a legesélyesebbnek. Időmérőn Hamilton a 3. helyet szerezte meg, csapattársa a 6. lett. Versenyen a gumikopás jelentős problémát jelentett, az 5. helyet mégis őrizni tudta a verseny végéig. A szezon elején nehezen ismerte ki magát új csapatánál, nem érezte kényelmesen magát az autóban, de jó pár futam után már fel tudta venni a versenyt német csapattársával.