Hamilton lähti kauteen 2015 hallitsevana kuljettajien maailmanmestarina. Hän aloitti kautensa ajamalla Australian GP:ssä paalulta voittoon. Malesiassa Hamilton ajoi jälleen paalulle. Kilpailussa hän jäi toiseksi, kun Sebastian Vettel otti avausvoittonsa Ferrarin ratissa. Hamilton jatkoi paaluputkeaan Kiinassa ja Bahrainissa, joissa molemmissa hän myös voitti. Espanjassa Hamilton oli ensimmäistä kertaa poissa paalupaikalta tällä kaudella, lähtöruutuna kakkossija. Kilpailussa hän ajoi samalla sijalla maaliin. Monacon kilpailussa Hamilton oli täysin ylitse muiden nopeudessa ja voittokin vaikutti jo varmalta, kunnes turva-auto tuli radalle. Max Verstappen ajoi ensimmäisessä mutkassa kovalla vauhdilla Lotuksen Grosjeanin perään. Talli pyysi Hamiltonin varikolle vaihtamaan renkaat. Varikkokäynti osoittautui myöhemmin vääräksi valinnaksi, koska hänen tallikaveri Nico Rosberg ja Vettel ohittivat hänet sillä välin, kun hän oli varikolla. Maalissa järjestys oli Rosberg-Vettel-Hamilton. Kanadassa Hamilton ajoi paalulta voittoon. Itävallan GP:hen Hamilton lähti paalupaikalta, mutta menetti kytkinongelmien takia startissa kärkipaikan Nico Rosbergille. Hamilton sai viiden sekunnin aikarangaistuksen ylitettyään valkoisen varikkoviivan varikkopysähdykseltä tullessaan. Hamilton ajoi rangaistuksesta huolimatta toiseksi, Rosbergin voitettua kilpailun. Britannian osakilpailussa Hamilton ajoi paalulta kotikilpailunsa voittoon.