Hamilton började testa för McLaren i november 2006 och var vid några tillfällen snabbare än stallets testförare Pedro de la Rosa och resten av fältet. Vid sin debut i Australiens Grand Prix 2007 kvalificerade Hamilton sig som fyra och slutade som trea i loppet. Hamilton tävlade här mot barndomsvännerna Nico Rosberg och Robert Kubica. Vid det nästföljande loppet i Malaysia slutade han på andra plats och satte snabbaste varv. Vid det tredje loppet i Bahrain startade Hamilton från den andra startrutan och slutade tvåa i loppet. Därmed blev Hamilton den första formel 1-föraren som slutat på pallen i sina tre första formel 1-lopp. Hamilton delade efter tre lopp dessutom förstaplatsen i förarmästerskapet med sin stallkamrat och Kimi Räikkönen i Ferrari och blev den yngste i Formel 1:s historia att leda världsmästerskapet.