Sezona 2007
Hamilton bo postal moštveni kolega Fernanda Alonsa, ki brani naslov dvakratnega svetovnega prvaka. Alonso se je po odhodu iz Renaulta pridružil McLarnu. Ob debiju na Veliki nagradi Avstralije se je kvalificiral na četrto mesto in dirko končal na tretjem mestu. Postal je trinajsti dirkač, ki je na svoji prvi dirki v karieri F1 končal na stopničkah (brez tistih na prvi dirki svetovnega prvenstva). V Bahrajnu je Hamilton prvič nastopil v prvi vrsti, se kvalificiral in končal na drugem mestu. Na Veliki nagradi Španije je Hamilton ponovno končal na drugem mestu za Masso. S tem je prevzel vodstvo v prvenstvu voznikov. Hamilton je podrl rekord Brucea McLarna kot najmlajši voznik, ki je kdajkoli vodil v svetovnem prvenstvu.
Hamilton je na Veliki nagradi Kanade osvojil svoj prvi pole position in prvo zmago v karieri F1.
Med kvalifikacijami za Veliko nagradoEvrope je Hamilton na dirkališču Nürburgring padel zaradi okvare sprednje desne pnevmatike. Kvalifikacij ni mogel končati in je dirko začel z desetega mesta. Med močnim dežjem, zaradi katerega je bila dirka začasno ustavljena, je Hamilton zdrsnil v gramozno past. Po ponovnem zagonu se je lahko ponovno vključil v dirko. Deveto mesto na tej dirki je bila njegova prva uvrstitev brez uvrstitve na stopničke in brez točkovanja.
Hamilton je na Veliki nagradi Madžarske zmagal s prvega mesta. Najprej je Alonso postavil najhitrejši čas, vendar je zaradi blokiranja Hamiltona v boksih prejel kazen petih mest, zaradi česar Hamilton ni mogel odpeljati svojega zadnjega kvalifikacijskega kroga. Kaznovan je bil tudi McLaren, ki na dirki ni prejel konstruktorskih točk.
Hamilton je nato dejal, da je obnovil odnos z Alonsom. V Turčiji se je kvalificiral na drugo mesto. Hamilton je bil na tretjem mestu. Spustila se mu je pnevmatika in počasi se je moral vrniti v bokse. Dirko je končal na petem mestu. Njegova prednost v prvenstvu se je zmanjšala.
Alonso je Hamiltona premagal na Veliki nagradi Italije in Belgije. Hamilton ima zdaj dve točki prednosti v tekmi za naslov prvaka. Njegova prednost se je po zmagi na japonski veliki nagradi povečala na 12 točk. Dirka je potekala v močnem dežju, Alonso pa je izpadel z dirke. Po dirki so ga preiskovali stevardi (uradne osebe). Preučili so Hamiltonova dejanja za varnostnim avtomobilom. Sebastian Vettel in Mark Webber sta med vožnjo za Hamiltonom izpadla z dirke. Nadzorniki dirke niso ugotovili, da bi kdo ravnal v nasprotju s pravili.
Hamilton si je na Kitajskem prislužil pole position. Na dirki so bile tako suhe kot mokre vremenske razmere. Hamilton je odstopil z dirke. Močno je obrabil pnevmatike. Poskušal je zapeljati v bokse. Široko je zapeljal v gramozno past. Njegov avtomobil je obtičal, Hamilton pa je zabeležil prvo odstopno vožnjo v svoji karieri v formuli 1. Hamilton se je na zadnjo dirko sezone podal s štirimi točkami prednosti.
Na Veliki nagradi Brazilije je Hamiltonu uspelo osvojiti le dve točki v prvenstvu, saj je dirko končal na sedmem mestu. Hamiltona je na startu prehitel Räikkönen. V prvem ovinku sta ga blokirala Massa in Räikkönen, kar ga je spravilo iz ravnotežja. Hamiltona je v tretjem zavoju prehitel Alonso. Hamilton je v 4. zavoju poskušal ponovno prehiteti Alonsa. Prehitel ga je in padel na osmo mesto. Nato se je v 9. krogu začela težava. Hamilton je imel težave z menjalnikom. Obtičal je v nevtralni prestavi in ni mogel izbrati nobene prestave. Hamilton je ponastavil nastavitve na volanu. Menjalnik je spet začel delovati. Med vožnjo je izgubil 40 sekund.
Večji del dirke je vodil Massa, Räikkönen pa je bil drugi. Če bi se dirka končala tako, bi Hamilton postal svetovni prvak. Med drugim krogom postankov v boksih je Räikkönen prevzel vodstvo od Masse. Räikkönen je zmagal na dirki in postal svetovni prvak v formuli 1 za leto 2007.
Hamilton je sezono končal s štirimi zmagami in s 109 točkami na drugem mestu svetovnega prvenstva voznikov, pred moštvenim kolegom Fernandom Alonsom.
Napetosti v ekipi
Prvi znak, da Hamilton ni zadovoljen z ekipo, se je pojavil, ko je v Monaku zasedel drugo mesto. Njegovi komentarji po dirki so kazali na to, da je bil prisiljen v podporno vlogo. FIA je preverila, ali je McLaren z izvajanjem moštvenih ukazov kršil pravila. FIA je ugotovila, da McLaren ni kršil pravil. Med kvalifikacijami na Veliki nagradi Madžarske je Alonso v boksih zadržal Hamiltona. Zaradi tega je Hamilton izpustil zadnji krog, v katerem si je poskušal priboriti pole position. Alonso je bil prestavljen nazaj na šesti štartni položaj. To je Hamiltonu omogočilo uvrstitev na startno pozicijo. McLarnu so bile odvzete točke za konstruktorsko prvenstvo. Hamilton je dejal, da se mu je Alonsova kazen zdela "precej lahka, če sploh", in da obžaluje le izgubo točk za konstruktorje. Zaradi teh dogodkov se je odnos med Hamiltonom in Alonsom začasno porušil. Za kratek čas se nista več pogovarjala.
Po Veliki nagradi Japonske je Alonso menil, da je razsodba sodnikov na dirki odločila prvenstvo v Hamiltonovo korist. Dejal je: "Ne razmišljam več o tem prvenstvu, saj je bilo odločeno zunaj steze. Posvetovanje voznikov nima nobenega smisla. Tja greš zato, da slišiš, kaj bodo rekli Charlie Whiting in drugi uradniki. Enaindvajset dirkačev ima svoje mnenje, Charlie in uradniki drugo, zato je to kot govoriti v zid."
Po koncu sezone je Alonso z McLarnom 2. novembra 2007 prekinil pogodbo. Obe strani sta se strinjali z Alonsovim odhodom.
Sezona 2008
Januarja 2008 je Hamilton podpisal novo petletno pogodbo z moštvom McLaren-Mercedes do konca sezone 2012. V sezoni 2008 je Heikki Kovalainen vozil drugi avtomobil za McLaren-Mercedes.
Na prvi dirki sezone 2008, Veliki nagradiAvstralije, se je Hamilton uvrstil na prvo mesto in zmagal. Na dirki v Bahrajnu je Hamilton med trenažnim trkom uničil svoj avtomobil. Uporabil je rezervno šasijo in v kvalifikacijah zasedel tretje mesto. Na dirki se je zaletel v zadnji del Alonsovega avtomobila in končal na 13. mestu. V Španiji se je vrnil na stopničke in končal na tretjem mestu. Hamilton je v Turčiji končal na drugem mestu, dva tedna pozneje pa je zmagal na Veliki nagradi Monaka in se vrnil v vodstvo prvenstva.
V Montrealu se je uvrstil na prvo mesto, vendar se je med dirko zaletel v hrbet Kimija Räikkönena. Na koncu steze za bokse je zasvetila rdeča luč. Hamilton ni videl, da se je Räikkönen pri tej luči ustavil. Hamilton je za naslednjo dirko, Veliko nagradoFrancije, dobil kazen 10 mest na štartni rampi. Hamilton je v težkih in mokrih razmerah zmagal na Veliki nagradi Velike Britanije. To je bila ena njegovih najboljših predstav do zdaj. Sam Hamilton je na novinarski konferenci po dirki dejal, da je bila to njegova najtežja in najbolj pomembna zmaga.
Na naslednji dirki v Hockenheimu je Hamilton startal s pole position in zmagal z 9 sekundami prednosti.
Hamilton je zmagal na Veliki nagradi Belgije, vendar je bila ta zmaga pod vprašajem. V šikani je zapustil dirkališče in se izognil trku s Kimijem Räikkönenom. Vodstvo dirke je dejalo, da je Hamilton zaradi tega dobil nepošteno prednost. McLaren je dejal, da je njihova nadzorna oprema pokazala, da je Hamilton upočasnil, da bi pustil Räikkönena mimo. Hamilton je bil kaznovan s 25 sekundami kazni. S kaznijo je padel na tretje mesto. McLaren se je na kazen pritožil na Svetovni svet za motošport FIA. Pritožba je bila zavrnjena. Svet je dejal, da je bila zadeva nedopustna.
V Fuji je Hamilton v kvalifikacijah osvojil prvo mesto. Felipe Massa je bil njegov najbližji tekmec za naslov prvaka. Massa se je v kvalifikacijah uvrstil le na peto mesto. Na začetku dirke je Kimi Räikkönen dobro startal in prehitel Hamiltona. Hamilton je v prvem ovinku zapeljal na široko. Zaradi tega so nekateri vozniki za njim zapeljali s steze. Hamilton je bil zaradi tega kaznovan z vožnjo skozi progo. V drugem krogu, ko je Hamilton v desetem zavoju poskušal prehiteti Masso, se mu je Hamilton pripeljal ob bok in ga prehitel. Massa je nato zapeljal na široko in oba avtomobila sta trčila. Hamiltonovo vozilo se je zavrtelo. Massa je bil za to dejanje kaznovan z vožnjo skozi vozilo. Hamilton je padel na zadnje mesto. Dirko mu je uspelo končati na 12. mestu, vendar ni osvojil nobene točke.
Na Veliki nagradi Kitajske je bil Hamilton na treningu veliko hitrejši od vseh drugih avtomobilov. Uvrstil se je na prvo mesto. Zmagal je na dirki in v svetovnem prvenstvu vodil za 7 točk.
Velika nagrada Brazilije je bila zadnja dirka leta. Hamilton je moral za zmago v svetovnem prvenstvu končati vsaj na petem mestu. Po naporni dirki je Hamilton zasedel peto mesto. V zadnjih krogih dirke je začelo deževati. Sebastian Vettel je prehitel Hamiltona za peto mesto.
Massa je že zmagal na dirki. Ko je bil Hamilton na šestem mestu, je bilo videti, da bo Massa osvojil naslov. V zadnjem krogu sta Vettel in Hamilton prehitela Tima Glocka. Glock je uporabljal gume za suho vreme, Hamilton pa gume za mokro vreme. S tem se je Hamilton vrnil na peto mesto. Hamilton je s tem dobil eno točko več kot Massa.
Hamilton je leta 2008 osvojil naslov svetovnega prvaka v formuli ena. Postal je najmlajši voznik, ki je osvojil naslov, in prvi temnopolti voznik. Je tudi prvi britanski voznik, ki je osvojil naslov svetovnega prvaka po Damonu Hillu leta 1996.
Rasna zloraba
4. februarja 2008 je bil Hamilton med predsezonskimi testiranji na dirkališču Circuit de Catalunya v Kataloniji verbalno zasmehovan in žaljen. Več španskih gledalcev je nosilo črno barvo za obraz in črne lasulje. Nosili so majice z napisom "Hamiltonova družina [sic]". Hamilton je v Španiji postal nepriljubljen zaradi svojega rivalstva s Špancem Fernandom Alonsom. FIA je španske oblasti opozorila, naj ne dovolijo, da se takšno vedenje nadaljuje. 13. februarja 2008 je FIA napovedala, da bo začela kampanjo "Dirka proti rasizmu".
Sezona 2009
Hamilton je na uvodni dirki sezone 2009 za Veliko nagrado Avstralije startal z 18. mesta na startni rampi. Hamilton je dirko končal na tretjem mestu, potem ko je bil Jarno Trulli kaznovan. Trulli je Hamiltona prehitel, ko je bil za varnostnim avtomobilom. Po dirki je sledilo zaslišanje stevardov. Hamilton in McLaren sta stevardom povedala, da Trulliju nista dovolila prehiteti. McLarnova radijska komunikacija je dokazala, da je bila to laž. Hamilton je bil diskvalificiran z dirke zaradi "zavajajočih dokazov" med zaslišanjem stevardov. Kasneje se je zasebno opravičil direktorju dirke FIA Charlieju Whitingu za laž.
Na naslednjih šestih dirkah Hamilton ni dosegel dobrih rezultatov. Še trikrat se je uvrstil izven prve deseterice, njegov najboljši start pa je bilo peto mesto. Osvojil je le nekaj točk. Na dirki na Nürburgringu se je uvrstil na peto mesto. V prvem krogu sta z Markom Webberjem trčila drug v drugega. Hamiltonu je počila pnevmatika in je poškodoval svoje vozilo. Končal je na 18. mestu.
Hamilton je na dirkališču Hungaroring izboljšal svoje dosežke. Hamilton je dirko začel kot četrti. Z dobrim štartom s pomočjo sistema KERS ga je do prvega ovinka popeljal na drugo mesto. Do 13. kroga je vodil na dirki. Na koncu je imel 11,5 sekunde prednosti pred Räikkönenom. To je bila Hamiltonova deseta zmaga v karieri in prva za avtomobil s sistemom KERS. V Valencii se je Hamilton prvič v sezoni kvalificiral s pole position, njegov moštveni kolega Heikki Kovalainen pa z drugega mesta. Na dirki je Hamilton zaradi slabega postanka v boksih, ki so ga opravili mehaniki, izgubil prvo mesto. Končal je na drugem mestu.
Hamilton je izpadel na naslednjih dveh dirkah, veliki nagradi Belgije in Italije. S tem je izgubil vse možnosti za ubranitev naslova. Septembra je Hamilton na Veliki nagradi Singapurja dosegel svojo drugo zmago v sezoni. Na naslednjih dveh dirkah, japonski in brazilski veliki nagradi, je bil tretji. Na uvodni (prvi v zgodovini) Veliki nagradi Abu Dabija se je Hamilton uvrstil na prvo mesto. Vodil je na dirki, vendar je v 20. krogu odstopil zaradi težav z zadnjo zavoro. To je bil njegov prvi odstop v formuli 1 zaradi mehanskih poškodb.
Sezona 2010
Po težki sezoni 2009 se je Hamilton odločil za nov izziv za naslov prvaka. V Bahrajnu je končal na tretjem mestu. V Avstraliji se Hamiltonu v kvalifikacijah ni uspelo uvrstiti med prvih deset. Dirko je začel z enajstega mesta na startu, končal pa jo je na šestem mestu. Na koncu dirke je trčil z Markom Webberjem. V Maleziji je McLaren med kvalifikacijami napačno ocenil vreme in Hamiltonu dovolil, da je nastopil z napačnimi pnevmatikami za mokre razmere. Dirko je začel na 20. mestu startne lestvice, vendar je dirko končal na šestem mestu. Hamilton je bil med dirko opozorjen. Štirikrat je zavijal, da bi prekinil aerodinamično vleko Vitalija Petrova. Hamilton ga ni poskušal blokirati. Po dirki so bila pojasnjena pravila. Voznik lahko zavije le enkrat, tudi če želi prekiniti vleko.
V Šanghaju je Hamilton zasedel drugo mesto za moštvenim kolegom Jensonom Buttonom. To je bila prva uvrstitev McLarna z 1-2 mesti po dveh letih in pol. Hamilton je bil vpleten v incident na boksih z Red Bullovim dirkačem Sebastianom Vettlom. Oba dirkača sta prejela opomin sodnikov.
Hamilton se je za Veliko nagrado Španije uvrstil na tretje mesto. Proti koncu dirke je bil drugi za Markom Webberjem. Hamilton je že postavil najhitrejši krog dirke. V predzadnjem krogu dirke je zapeljal s steze in trčil v zid. Levo sprednje vzmetenje je bilo uničeno in Hamilton je odstopil z dirke. Kolesni obroč je odpovedal in uničil pnevmatiko, zaradi česar je Hamilton izgubil nadzor nad dirkalnikom. Bil je uvrščen na 14. mesto.
Naslednji konec tedna v Monaku sta Hamilton in njegov moštveni kolega Jenson Button dirkala z volanom, okrašenim z diamanti. Na Hamiltonovem volanu je bila z diamanti izpisana letnica 08, kar je bila posledica njegovega naslova prvaka leta 2008. Button je imel na volanu letnico "09" za svoje prvenstvo leta 2009. Hamilton se je kvalificiral in končal na petem mestu. Za Veliko nagrado Turčije se je Hamilton uvrstil na drugo mesto v sezoni. Hamilton je vozil na drugem mestu, ko sta v 40. krogu trčila Vettel in Webber. Hamilton se je tako prebil na prvo mesto. Jenson Button je bil takrat na drugem mestu. Pred koncem dirke sta drug drugega prehitela še enkrat. Hamilton je dosegel svojo prvo zmago v sezoni 2010, s čimer je napredoval na tretje mesto v prvenstvu voznikov.
Hamilton se je za Veliko nagrado Kanade uvrstil na prvo mesto. Na vseh dirkah F1 na dirkališču Circuit Gilles Villeneuve je začel s prvega mesta. Hamilton je zmagal na dirki in prevzel vodstvo v prvenstvu voznikov.
Dan po Veliki nagradi je Hamilton odletel nazaj v Združeno kraljestvo in vozil McLaren MP4/4 Ayrtona Senne, s katerim je osvojil naslov prvaka. Hamilton je bil očitno navdušen in prevzet od čustev. To je opisal kot "enega najboljših dni v svojem življenju". Izjavil je tudi, da je z vožnjo avtomobila "izpolnil ene od svojih sanj".
Hamilton se je v Valencii uvrstil na tretje mesto. Na začetku dirke je prehitel Marka Webbra. Med obdobjem varnostnega avtomobila je Hamilton približno 0,5 sekunde po izvozu varnostnega avtomobila iz boksov prevozil drugo varnostno linijo. Hamilton je prehitel varnostni avto, namesto da bi upočasnil vožnjo za varnostnim avtomobilom. Fernando Alonso je bil za Hamiltonom in je moral ostati za varnostnim avtomobilom. Alonso se je po radiu pritožil svoji ekipi. Stevardi so incident preiskali in Hamiltona kaznovali s kaznijo vožnje skozi. Preden je bila kazen objavljena, je minilo 20 minut. To je Hamiltonu omogočilo, da si je ustvaril velik zaostanek za vozilom, ki je vozilo za njim. Ko je odslužil kazen, je ostal na drugem mestu. To je razjezilo Alonsa in ekipo Ferrari. Hamilton je Alonsa obtožil "kislih grozdnih jagod". Hamilton in Alonso sta se pred naslednjo dirko pomirila. Hamilton je dirko končal na drugem mestu in ohranil vodstvo v prvenstvu voznikov.
V Silverstonu je bil drugi, v Hockenheimu pa četrti. Na Madžarskem se je Hamilton uvrstil na peto mesto, vendar je med dirko odstopil zaradi težav z motorjem. Vodstvo v prvenstvu je izgubil pred Webberjem.
Po enomesečnem poletnem premoru je Hamilton zmagal na Veliki nagradi Belgije in postavil najhitrejši krog. S tem se je prebil na prvo mesto v prvenstvu. Na dirki za Veliko nagrado Italije in Singapurja je odstopil z dirke. S tem se je prebil na tretje mesto.
