अमेरिकी धावक कार्ल लुईस के नाम पर हैमिल्टन का नामकरण किया गया था। उनकी मां, कारमेन लारबेलेस्टियर (अब कारमेन लॉकहार्ट) एक श्वेत ब्रिटिश है, जबकि उनके पैतृक दादा-दादी 1950 के दशक में अपने देश ग्रेनाडा को छोड़कर यूनाइटेड किंगडम आए थें, उनके दादा (ओलिवर हैमिल्टन) लंदन अंडरग्राउंड पर काम करते हैं। हैमिल्टन के माता-पिता तभी अलग हो गए थे जब वे दो साल के थे और वे 12 साल की उम्र तक अपनी माता और सौतेली बहनों सामन्था और जिया के साथ रहे, जिसके बाद वे अपने पिता एंथोनी, सौतेली मां लिंडा और सौतेले भाई निकोलस जिसकी दिमागी हालत ठीक नहीं थी, के साथ रहने लगे. उनकी परवरिश एक रोमन कैथोलिक के रूप में हुई.
हैमिल्टन की दौड़ प्रतियोगिता में सबसे पहले रूचि रेडियो-नियंत्रित कार पर नियंत्रण के द्वारा जागृत हुई थी। उनके पिता ने उनके लिए एक कार 1991 में खरीदी और एक साल बाद ही राष्ट्रीय BRCA चैम्पियनशिप में हैमिल्टन ने उसमें दूसरा स्थान प्राप्त किया। हैमिल्टन ने उस वक्त कहा: "मैं इन रिमोर्ट-नियंत्रित कारों में रेसिंग किया करता था और वयस्कों के खिलाफ क्लब चैंपियनशिप जीता करता था।" इसके बाद जब वे 6 साल के थे तब पहली बार के लिए हैमिल्टन सेम्पलिंग कार्ट रेसिंग की ओर अग्रसर हुए, उनके पिता ने क्रिसमस के उपहार के रूप में उनके लिए पहला गो-कार्ट ला कर दिया, और कहा कि जब तक वे स्कूल में कड़ी मेहनत करते रहेंगे उनके रेसिंग करियर में वे सहायता करेंगे. जब उनके बेटे की सहायता करने में मुश्किले पैदा होने लगी तो उनके पिता ने IT प्रबंधक के पद के अलावा एक ठेकेदार का काम भी किया, कभी-कभी अपने बेटे की सहायता के लिए एक साथ तीन-तीन नौकरियां भी करते थे और इसके बावजूद हैमिल्टन की सभी रेस में जाने का समय निकाल लेते थे। बाद में उन्होंने एक कंप्यूटर कंपनी स्थापित की और इसके साथ ही साथ एक पूर्ण समय के आधार पर हैमिल्टन के लिए एक प्रबंधक के रूप में काम करने लगे. 

हैमिल्टन ने अपनी स्कूली शिक्षा द जॉन हेनरी न्यूमन स्कूल में पूरा की, जो कि हर्टफोर्डशिर के स्टेवेनेज में स्थित एक सहायता प्राप्त कैथोलिक माध्यमिक स्कूल है। रेसिंग के साथ-साथ उनकी रूचि फुटबॉल मे भी थी, अपने स्कूल टीम में वे वर्तमान एस्टॉन विल्ला और इंग्लैंड अंतरराष्ट्रीय मिडफिल्डर एशले यंग के साथ खेलते थे। हैमिल्टन ने कहा है कि अगर फार्मूला वन उनके लिए सही साबित नहीं होता तो वे आर्सेनल F.C के बड़े प्रशंसक होने के नाते एक फुटबॉलर होते, या क्रिकेटर क्योंकि एक युवा खिलाड़ी के रूप में दोनों के लिए ही मैं अपने स्कूल की टीम के लिए खेलता था। उन्होंने बाद में 2001-02 में कैम्ब्रिज कला और विज्ञान (CATS) में भाग लिया जो कैम्ब्रिज में एक निजी सिक्स्थ-फार्म कॉलेज है। स्कूल में लुईस हैमिल्टन काफी अभित्रस्त थे। इससे निपटने के लिए उन्होंने कराटे शुरू किया।

अक्टूबर 2007 में, हैमिल्टन ने स्विट्जरलैंड में रहने की इच्छा को जाहिर करते हुए कहा कि यूनाइटेड किंगडम में रहते हुए मीडिया द्वारा छानबीन का जो अनुभव उन्हें मिला है उससे वह दूर जाना चाहते हैं। हैमिल्टन ने टेलीविजन शो "पार्किंसंस" (10 नवम्बर 2007 को प्रसारित) में अपने निर्णय का उल्लेख किया कि उनका निर्णय कराधान के लिए आंशिक रूप से जिम्मेदार था, इसके अलावा उन्होंने गोपनीयता की अधिक आवश्यकता का भी उल्लेख किया। हैमिल्टन के इस फैसले से UK के सांसदों जिसमें लिबरल डेमोक्रेट सांसद बॉब रसेल भी शामिल है, से उन्हें सार्वजनिक आलोचना प्राप्त हुई. वे वोड केनटॉन के लुइंस के लेक जेनेवा में स्थानांतरित हुए: विश्व चैंपियन माइकल शूमाकर सहित किमि राइककोनेन और फर्नान्डो अलोन्सो जैसे अन्य फार्मूला वन ड्राइवर भी स्विट्जरलैंड में ही रहते थे। हैमिल्टन भी अत्यधिक धनी व्यक्तियों में से एक थे जिनकी कर व्यवस्था को आलोचना-स्वरूप 2008 में क्रिस्चियन एड चैरिटी की एक रिपोर्ट में उछाला गया था।
18 दिसम्बर 2007 को हैमिल्टन को एक फ्रेंच मोटरवे पर की रफ्तार से ड्राइविंग करते हुए पकड़ने के बाद, एक महीने के लिए फ्रांस में ड्राइविंग से निलंबित कर दिया गया था। उनकी मर्सिडीज बेंज CLK को भी जब्त कर लिया गया था। नवंबर 2007 में हैमिल्टन ने निकोल शेरज़िगर के साथ डेटिंग शुरू की, जो अमेरिकी गर्ल ब्रांड पुसीकैट डौल्स की अग्रणी गायिका थी; लेकिन जनवरी 2010 में यह घोषित किया गया कि वे अपने करियर पर ध्यान केन्द्रित करने के लिए अलग हो गए हैं, हालांकि 2010 टर्की ग्रांड प्रिक्स और 13 जून 2010 को मोन्ट्रियाल में कैनेडियन ग्रांड प्रिक्स में वे एक साथ दिखाई दिए थे। 

2009 न्यू इयर ऑनर्स में द क्वीन के द्वारा हैमिल्टन को MBE पुरस्कार द्वारा सम्मानित किया गया था।

मार्च 2009 में माडाम टुसाउड्स ने वोडाफोन मैकलेरन मर्सिडीज रेस सूट में हैमिल्टन की मोमकृति का अनावरण किया। इस मोम प्रतिकृति की लागत लगभग £ 150,000 है और इसे पूरा करने में 6 महीनों का वक्त लगा. 

2010 ऑस्ट्रेलियाई ग्रांड प्रिक्स के दो दिन पहले ही विक्टोरिया पुलिस द्वारा हैमिल्टन को अपने रजत मर्सिडीज पर "जान बूझकर ट्रैक्शन खोते हुए" देखा गया था और उन्होंने 48 घंटे के लिए कार को जब्त कर लिया था। उसके बाद तुरंत ही हैमिल्टन ने अपने "अत्यधिक गति से ड्राइविंग" करने के लिए मांफी मांगते हुए एक बयान जारी किया। मई 2010 में हैमिल्टन पर जानबूझकर नियंत्रण खोने का आरोप लगाया गया।

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