14 दिसम्बर 2007 को यह पुष्टि की गई कि हेइक्की कोवलाइनेन जो 2007 में रेनोल्ट के लिए ड्राइव कर चुके थे, वे हैमिल्टन के साथ 2008 फार्मूला वन सीज़न के लिए मैकलेरन-मर्सिडीज के दूसरे कार को ड्राइव करेंगे. जनवरी 2008 में, मैकलेरन-मर्सिडीज के साथ 2012 सीज़न तक रहने के लिए हैमिल्टन ने पांच साल के एक बहु-मिलियन पाउंड के एक नए अनुबंध पर हस्ताक्षर किया।

2008 ऑस्ट्रेलियाई ग्रांड प्रिक्स में हैमिल्टन ने पहले रेस में जीत हासिल की और पोल स्थान की अर्हता प्राप्त की.

स्पेनिश ग्रांड प्रिक्स में उन्होंने पोडियम पर वापसी की और ग्रिड पर पांचवें स्थान से तीसरे स्थान पर समाप्ति की. रविवार 11 मई 2008 को तुर्की ग्रांड प्रिक्स पर हैमिल्टन ने दूसरा स्थान हासिल किया। उन्होंने कहा कि आज तक उन्होंने जितनी भी प्रतियोगिताएं की हैं, यह उनकी सबसे अच्छी रेस थी, उन्होंने मोनाको ग्रांड प्रिक्स पर कब्जा किया और चैंपियनशिप में बढ़त बनाते हुए सबसे आगे हो गए।

कनाडा ग्रांड प्रिक्स में उन्होंने अपने करियर का आठवां पोल स्थान प्राप्त किया। दौड़ के दौरान, फिन को नहीं देख पाने के कारण जो पिट लाइन के किनारे में लाल बत्ती पर इंतजार कर रहा था, वे रैकोनेन से पीछे से टकरा गए। इस घटना के परिणामस्वरूप दोनों कारों को रिटायर कर दिया गया और हैमिल्टन को ग्रिड मे 10वां स्थान दिया गया और दंड के रूप में आगामी रेस, फ्रेंच ग्रांड प्रिक्स से बाहर कर दिया गया। उस रेस में, हैमिल्टन पहले लैप के दोहरे मोड़ पर सेबास्टियन वेटल से आगे हो गए थे लेकिन शिखर को प्राप्त नहीं कर पाए और दंड के माध्यम से ड्राइव को प्राप्त किया जिसकी पूर्ति उन्होंने 13वें लैप में की और रेस को 13वें स्थान पर समाप्त किया। क्वालिफाइंग में एक त्रुटि के बावजूद उन्हें ग्रिड पर चौथे स्थान पर देखा गया और मुश्किल बरसाती स्थितियों में हैमिल्टन ने ब्रिटिश ग्रांड प्रिक्स जीता. उनके प्रदर्शन को आज तक के सर्वश्रेष्ठ ड्राइवों में से एक कहा गया। खुद हैमिल्टन ने दौड़ के बाद के संवाददाता सम्मेलन में कहा कि यह उनकी सबसे कठिन और सबसे सार्थक जीत थी।

होकेनहेम की अगली दौड़ में, हैमिल्टन ने पोल स्थान से दौड़ की शुरूआत की और रेस के शुरूआत में ही दूसरे स्थान पर काबिज फेलिपे मस्सा से 11 सेकेण्ड की बढ़त बनाई. रूकने और फिर से लीड बनाने के बाद, जब सुरक्षा कार रेस के माध्यम से मध्य रास्ते में तैनात हो गई तब मैकलेरन ने हैमिल्टन को ट्रैक से बाहर रखने का फैसला किया। जब हैमिल्टन ने अंततः पिट किया, तो वे पांचवें स्थान पर आ गए, लेकिन जब उनकी टीम के साथी ने उन्हें जाने दिया तो वे तीसरे पर आ गए और निक हेडफेल्ड ने पिट किया। उसके बाद बढ़त के लिए उन्होंने मस्सा और नेल्सन पिक्वेट, Jr. को पीछे किया और अंततः 9 सेकंड से जीत हासिल कर ली.

हैमिल्टन ने सड़क पर बेल्जियम ग्रांड प्रिक्स जीती, हालांकि बाद में यह फैसला किया गया कि उन्होंने चालाकी के द्वारा एक अनुचित लाभ उठाया, जब किमि राईकोनेन से टकराने से बचने के लिए उन्होंने गाड़ी को टर्मेक क्षेत्र में चलाया। मैकलेरन ने कहा कि उनकी टेलीमेटरी के हिसाब से राइकोनेन को जाने के लिए हैमिल्टन पीछे हट गए थे, लेकिन हैमिल्टन को 25 सेकेण्ड का दंड दिया गया जिससे वे तीसरे स्थान पर चले गए। जिसके परिणामस्वरूप खिताब के मुख्य प्रतिद्वंद्वी मस्सा को विरासत के रूप में जीत मिल गई। ड्राइवर चैम्पियनशिप में हैमिल्टन के लीड में दो अंकों की कटौती की गई और मैकलेरन द्वारा FIA विश्व परिषद को किए गए अंतिम अपील को अग्राह्य मामले के आधार पर रद्द कर दिया गया। टोरो रोसो में इटली के ग्रांड प्रिक्स को सेबस्टियन वेट्टेल द्वारा जीता गया। मस्सा और हैमिल्टन दोनों मौसम का लाभ नहीं उठा सके और दोनों के कमजोर ग्रिड स्थान के चलते दोनों क्रमशः छठे और सातवे स्थान पर काबिज हुए. इसके परिणामस्वरूप चैम्पियनशिप में हैमिल्टन के लीड में से एक अंक की कटौती की गई। अगली रेस सिंगापुर ग्रांड प्रिक्स में हैमिल्टन ने तीसरा स्थान प्राप्त किया। मस्सा कोई भी अंक प्राप्त करने में असफल रहा और चैम्पियनशिप में हैमिल्टन को सात अंक के साथ बढ़त बनाने का मौका दिया.

जापानी ग्रांड प्रिक्स में हैमिल्टन ने क्वालिफाइंग पोल प्राप्त किया। चैम्पियनशिप खिताब के लिए उनके करीबी प्रतिद्वंद्वी फेलिपे मस्सा किसी तरह पांचवां स्थान ही प्राप्त कर सके. दौड़ में किमि राइकोनेन ने दूसरे स्थान से काफी बढ़िया शुरूआत की और पोल-सिटर हैमिल्टन से आगे हो गए। हैमिल्टन पहले कॉर्नर से भीतर की ओर चले गए और ब्रेक न लगाते हुए विस्तार रूप से गाड़ी ड्राइव की. इससे उनके पीछे के चालक ट्रैक से बाहर जाने पर मजबूर हो गए, जिसमें राइकोनेन और हिएकी कोवलानेन भी शामिल थे, जिसके लिए हैमिल्टन को ड्राइव-थ्रू की पेनाल्टी मिली. इसके बाद जल्दी ही दूसरे लैप पर एक दूसरी घटना घटी, जब हैमिल्टन ने शिकेन में मोड़ 10 पर मस्सा से आगे निकलने का प्रयास किया। हैमिल्टन को फेरारी के बगल में कर दिया गया और मस्सा विस्तार रूप से कोने में ड्राइव कर रहे थे, हैमिल्टन ने उनसे आगे निकलने का एक प्रयास किया। मस्सा एकदम हैमिल्टन के बगल में ड्राइव कर रहे थे और इस प्रकार शिकेन के दूसरे मोड़ पर दोनों की कार टकरा गई और मैकलेरन को ऐसा धक्का लगा जिससे वह स्पिन करने लगा. उनकी इस चाल के लिए मस्सा को बाद में ड्राइव-थ्रू दंड दिया गया। हैमिल्टन, जो मस्सा से पीछे छठे स्थान पर चल रहे थे, उन्हें अंतिम स्थान पर कर दिया गया लेकिन किसी तरह उन्होंने बढ़त बनाई और रेस के अंत तक 12वां स्थान हासिल करने में कामयाब रहे. हालांकि, सुडारिया टोरो रोसो के सेबेस्टियन बोर्डेस को पेनाल्टी मिलने के बाद उनके खिताबी प्रतिद्वंद्वी फेलिपे मस्सा ने एक अतिरिक्त अंक मिलने के बाद अंतिम रूप से सातवां स्थान प्राप्त किया। इसका मतलब यह था कि शेष बची केवल दो रेस के साथ हैमिल्टन, विश्व चैम्पियनशिप में मस्सा से पांच अंकों की बढ़त बनाए हुए थे।

सीज़न की आखिरी रेस से पहले 2008 चीनी ग्रांड प्रिक्स, के अभ्यास सत्र में हैमिल्टन की कार सभी अन्य कारों की तुलना में बहुत तेज थी और क्वालिफाइंग में उनका प्रदर्शन एक बार फिर अच्छा रहा और उन्होंने पोल स्थान पर क्वालिफाई किया। वह फेलिप मस्सा और राइकोनेन को हराते हुए रेस में विजयी हुए और विश्व चैम्पियनशिप में 7 अंक की बढ़त लेते हुए सीज़न के अंतिम रेस में पहुंचे।
बाद में बोलते हुए हैमिल्टन ने कहा कि "पूरे सप्ताहांत, हमेशा की तरह हमारे साथ परमेश्वर थे और टीम ने कार तैयार करने में एक अद्भुत कार्य किया है जिसे ड्राइव करना एक सपना रहा है।"

विश्व चैम्पियनशिप हासिल करने के लिए हैमिल्टन को 2008 ब्राजील ग्रांड प्रिक्स में कम से कम पाचवां स्थान प्राप्त करने की आवश्यकता थी। एक कठिन रेस के बाद लुईस पांचवें स्थान पर थे लेकिन बारिश के बाद और रेस के अंतिम लैप में सुडारिया टोरो रोसो के सेबेस्टियन वेट्टल ने हैमिल्टन को पीछे करते हुए पांचवें स्थान को छीन लिया। उसके बाद रेस समाप्त हो गई और ड्राइवर का खिताब मस्सा को दिया जाना तय हो गया था।

दौड़ के अंतिम लैप में जब ग्लोक (हेमिल्टन के विपरीत) ने बरसात के बावजूद सूखे वातावरण के टायरों के साथ ट्रैक पर रहने का रिस्क उठाया तब पहले वेट्टेल और फिर हैमिल्टन टोयोटा के टिमो ग्लोक को पीछे करने में सफल हुए. इसके बाद हैमिल्टन फिर से पांचवें स्थान पर आ गए और यह सुनिश्चित कर दिया कि समग्र रूप से वे मस्सा से एक अंक आगे हैं और उनका 2008 का खिताब हासिल करना तय है। हैमिल्टन का आगे निकलने का कार्य तब हुआ जब मस्सा द्वारा जीत रेखा को पार कर लिया गया। 
इसका अर्थ यह था कि हैमिल्टन ने 2008 फॉर्मूला वन विश्व चैम्पियनशिप अपने नाम कर लिया था और इसके साथ ही इस खिताब को जीतने वाले वे सबसे कम उम्र के खिलाड़ी और साथ ही प्रथम अश्वेत ड्राइवर बन गए। इसके अलावा 1996 में डेमोन हिल के बाद विश्व चैम्पियनशिप जीतने वाले पहले ब्रिटिश चालक भी बन गए।

2008 सीज़न
फार्मूला वन कैरियर
व्यक्तिगत जीवन
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