En 2007, Hamilton rejoint McLaren-Mercedes aux côtés de Fernando Alonso, un tout nouveau duo composant l'écurie anglo-allemande. Dès ses premiers Grands Prix, l'Anglais confirme les espoirs placés en lui. En Australie, après avoir ponctuellement mené la course, il termine troisième derrière Alonso qui le double à la faveur du dernier ravitaillement ; il devient le premier débutant à terminer son premier Grand Prix sur le podium depuis Jacques Villeneuve en 1996. En Malaisie, il est deuxième derrière son coéquipier après avoir doublé les deux Ferrari au départ et résisté de manière autoritaire aux attaques de Felipe Massa dans les premiers tours. Hamilton termine deuxième, derrière Felipe Massa, au Grand Prix de Bahreïn et devient le seul débutant à conquérir trois podiums pour ses trois premières courses en championnat. À l'issue de la course, il est troisième du championnat, à égalité de points avec Fernando Alonso et Kimi Räikkönen. Après une nouvelle deuxième place en Espagne, il prend la tête du championnat, devenant le plus jeune pilote à mener le championnat, avant d'être rattrapé par Fernando Alonso, vainqueur à Monaco, malgré une nouvelle deuxième place obtenue dans les rues de la principauté.