सीज़न की शुरूआत से पहले यह घोषणा की गई कि हैमिल्टन, दो बार के चैम्पियन बने फर्नांडो अलोन्सो के साथ साझेदारी करेंगे जो रीनॉल्ट को छोड़ने के बाद मैकलेरन में शामिल हो गए थे।

ऑस्ट्रेलियाई ग्रांड प्रिक्स में अपनी शुरुआत में, उन्होंने प्रतियोगिता में चौथे स्थान की क्वालिफाइंग प्राप्त की और अंतिम रूप से रेस में तीसरा स्थान हासिल किया और इसके साथ ही वे ऐसे 13वें ड्राइवर बने जिसने अपने पहले F1 करियर रेस में अंतिम रूप से पोडियम पर समाप्ति की (उन लोगों को छोड़कर जो सबसे पहले विश्व चैम्पियनशिप दौर में रहे). बहरीन में, हैमिल्टन को प्रथम पंक्ति में रेस करने का मौका मिला, जिसमें उन्होंने क्वालिफाइंग प्राप्त करते हुए अंतिम रूप से फेलिप मस्सा के बाद दूसरा स्थान प्राप्त किया। हैमिल्टन ने ड्राइवर्स चैंपियनशिप में बढ़त बनाने के लिए एक बार फिर स्पेनिश प्रिक्स ग्रांड में मस्सा से पीछे दूसरा स्थान हासिल किया। इसका अर्थ यह था कि हैमिल्टन ने ब्रुश मैकलेरन के रिकॉर्ड को तोड़ते हुए विश्व चैम्पियनशिप में बढ़त बनाने वाले आज तक के सबसे कम उम्र के ड्राइवर बन गए।

मोनाको में हैमिल्टन ने अंतिम रूप से अलोन्सो के पीछे दूसरा स्थान प्राप्त किया और बाद में यह बताया कि उन्हें अपने टीम सदस्य के साथ रेसिंग करने से रोका गया। एक जांच के बाद FIA ने मैकलेरन को मंज़ूरी दे दी.

हैमिल्टन को मॉन्ट्रियल में आयोजित कैनाडियन ग्रांड प्रिक्स में दोनों प्राप्त हुआ, अपना प्रथम पोल स्थान और अपने F1 करियर में पहली जीत. इसके बाद अधिकांश रेस में वे आगे रहे यहां तक कि सुरक्षा कार को चार बार लगाने के बाद भी जब उनके पीछे छूटने का खतरा बढ़ गया था। एक हफ्ते बाद हैमिल्टन ने यूनाईटेड स्टेट्स ग्रांड प्रिक्स जीता और साथ ही पोल स्थान से भी जीत हासिल की और 1983 में जॉन वॉटसन के बाद वे US में F1 रेस जीतने वाले प्रथम ब्रिटिश व्यक्ति बने, और जेक्स विलेन्यूव के बाद दूसरे ऐसे व्यक्ति बने जिसने चैंपियनशिप के प्रथम वर्ष के बाद से अपने रुकी फॉर्मूला वन सीज़न में एक से अधिक रेस जीती.

मेग्नी-कुर्स में फेरारी के ड्राइवर किमि राएकोनेन और फेलिप मस्सा से पीछे तीसरा स्थान हासिल करते हुए, हैमिल्टन ने ड्राइवर्स चैंपियनशिप में अपनी बढ़त को 14 अंकों से और बढ़ाया. उनके F1 करिअर में ऐसा पहली बार हुआ जब उन्होंने किसी रेस को शुरूआत करने के स्थान से पीछे समाप्त किया और यह भी पहली बार था जब फार्मूला वन में उन्हें रेस ट्रैक पर पास किया गया था। सिल्वरस्टोन में आयोजित घरेलू ग्रांड प्रिक्स में उन्होंने पोल प्राप्त किया और प्रथम 16 लैप के लिए वे आगे थे, लेकिन दुर्भाग्य से अंततः राइकोनेन और अलोन्सो से 40 सेकण्ड पीछे तीसरे स्थान पर खिसक गए।

यूरोपीय ग्रांड प्रिक्स के लिए क्वालिफाइंग के दौरान, उनकी कार पर इस्तेमाल एयर गन से उपजी व्हील नट की एक समस्या के बाद शूमाकर की चालाकी से हैमिल्टन की कार दुर्घटनाग्रस्त हो गई। उन्हें सर्किट के मेडिकल सेंटर में एक ऑक्सीज़न मास्क और ड्रिप के साथ स्ट्रेचर पर ले जाया गया, हालांकि वे पूरे होश में थे। वे क्वालिफाइंग को पूरा करने में असमर्थ थे और Q3 के दौरान उनके मौजूदा लैप समय को सभी प्रतियोगियों ने पीछे छोड़ दिया और इस प्रकार वे दसवां स्थान ही प्राप्त कर सके. रविवार की सुबह अंतिम चिकित्सा जांच के बाद हैमिल्टन रेस के लिए पूरी तरह से तैयार थे। एक भारी आंधी के दौरान जिसके चलते रेस को लाल-झंडी दिखा दी गई थी, हैमिल्टन फिसलकर एक कंकड़ के ढेर में फंस गए, लेकिन चूंकि उन्होंने अपनी कार का इंजन चालू रखा था, सर्किट में उन्हें पीछे खींच लिया जाता है और रेस के फिर से आरंभ होने के बाद वे पुनः रेस में शामिल होने में समर्थ होते हैं। इस रेस में उनका नौवां स्थान, उनकी ऐसी पहली गैर-पोडियम और बिना अंक वाली समाप्ति थी, जिसने खिताब के दावेदारों अलोन्सो और मस्सा को हैमिल्टन की चैंपियनशिप बढ़त को कम करने में सक्षम बना दिया.

एक विवादास्पद क्वालिफाइंग सत्र के बाद हैमिल्टन ने पोल स्थान से हंगरियन ग्रांड प्रिक्स जीता. अलोन्सो ने सर्वाधिक गति समय निर्धारित की, लेकिन हैमिल्टन को पिट लाइन में उसके क्वालिफाइंग लैप को निर्धारित समय में पूरा करने से रोकने के लिए ग्रिड में पांच स्थान पीछे किए जाने के बाद वे छठे स्थान पर चले गए। इस पूरी रेस में किमी राइकोनेन हैमिल्टन से पांच सेकेण्ड की दूरी पर रहा (पिट रुकावट को छोड़कर). क्वालिफाइंग में हुई घटना के कारण मैकलेरन को सभी कन्स्ट्रक्टर अंक से वंचित कर दिया गया जो उन्होंने रेस के दौरान अर्जित किया था।

इस घोषणा के बाद कि उन्होंने अलोन्सो के साथ अपने संबंधों को पुनः स्थापित कर लिया है, हैमिल्टन ने तुर्की में दूसरे स्थान पर क्वालीफाई किया। पहले कॉर्नर में तीसरे स्थान पर आने के बाद, शेष बचे 15 लैप के साथ ऐसा लग रहा था कि पोडियम के लिए हैमिल्टन का स्थान निश्चित है, लेकिन सामने के दाहिने चक्के के पंक्चर हो जाने से मजबूरन उन्हें पीछे पिट की ओर घिसटते हुए जाना पड़ा और इस प्रकार वे पांचवें स्थान पर आए, जिसका अर्थ था कि उनकी चैंपियनशिप बढ़त में एक बार फिर कटोती हो गई।

इतालवी और बेल्जियन ग्रांड प्रिक्स में अलोन्सो ने हैमिल्टन को हरा दिया और खिताबी दौड़ में इस ब्रिटिश को पीछे छोड़ते हुए दो अंक से बढ़त बना ली. बहरहाल जापानी ग्रांड प्रिक्स में अलोन्सो के भारी बारिश में दुर्घटनाग्रस्त हो जाने के बाद उसने उसमें जीत हासिल करते हुए 12 अंकों की फिर से बढ़त बना ली. रेस के बाद प्रबंधकों द्वारा सुरक्षा कार की दुर्घटना के पीछे हैमिल्टन की भागीदारी के बारे में पता लगाने के लिए उसकी जांच की गई, जिसमें मैकलेरन के पीछे सेबेस्टियन वेटल और मार्क वेब्बर को दुर्घटनाग्रस्त होकर बाहर होते देखा गया था। चीनी ग्रांड प्रिक्स के सप्ताहांत में शुक्रवार को इस तिकड़ी को मंजूरी दी गई।

बदलते मौसम की स्थितियों वाले चीन में पोल स्थान प्राप्त करने के बाद, हैमिल्टन ने दौड़ से सेवानिवृति ले ली. उन्होंने वहां चक्कों के काफी छतिग्रस्त होने का अनुभव किया, विशेष रूप से उनके ठीक पीछे के चक्कों के और पिटलाइन में बजरी जाल में विस्तृत रूप से दौड़ने का अनुभव प्राप्त किया, जहां उनकी कार किनारे पर पहुंच गई थी। यह हैमिल्टन की अपने कैरियर में फार्मूला वन से प्रथम सेवानिवृत्ति थी। बाद में यह पता चला था कि ब्रिजस्टोन स्पष्ट रूप से घिसे हुए पहिये को देखकर हतोत्साहित हो गया था और उसने मैकलेरन को सुझाव दिया कि वह उसे पिट स्टॉप पर रुकने के लिए आदेश दे, लेकिन मैकलेरन ने ऐसा करने से मना कर दिया क्योंकि उन्हें यह अतिरिक्त लाभदायक लगा. बारिश की बूंदे उनके विंग दर्पणों पर पड़ने के कारण खुद हैमिल्टन भी टायर की पूर्ण समस्या को नहीं बता सके थे। इस प्रकार हैमिल्टन रेस के अंतिम सीज़न में चले गए जहां वे अलोन्सो और राइकोनेन से क्रमशः चार और सात अंक से आगे थे।

ब्राजील ग्रांड प्रिक्स में चैंपियनशिप जीतने वाले स्थान को पाने में वे असफल रहे और रेस में अठारहवां स्थान पाया जो कि उनका निकृष्टतम स्थान था और समग्र रूप से अंततः सातवें स्थान पर रहे. दो घटनाओं की वजह से वे अठारहवें स्थान पर रहे. पहली घटना में उन्हें रैकोनेन ने लाइन से दूर पास किया और उसके बाद राइकोनन और मस्सा द्वारा उन्हें पहले कॉर्नर में बॉक्स कर दिया गया और मिड-कॉर्नर में रैकोनेन ने 'रौंग-फुट' किया, अलोन्सो ने टर्न 3 में हैमिल्टन को पास किया। हैमिल्टन ने चौथे घुमाव में फिर से अलोन्सो से आगे आने कोशिश की लेकिन चौड़ाई के कारण वे आठवें स्थान पर आ गए। दूसरी समस्या 9वें लैप में शुरू हुई जब हैमिल्टन को गियर बॉक्स की समस्या का सामना करना पड़ा, अर्थात वे न्यूट्रल अवस्था में फंस गए थे और कोई भी गियर का चयन करने में असमर्थ थे।
जब हैमिल्टन ने उपने स्टेयरिंग व्हील पर सेटिंग को दबाया तो गियरबॉक्स फिर से क्रियाशील हो गया, लेकिन जब तक उनकी कार किनारे पर थी उन्होंने 40 सेकेण्ड का समय खो दिया था। अधिकांश दौड़ में राइकोनेन के साथ मस्सा दूसरे स्थान की बढ़त पर था। अगर ऐसा मामला होता कि चेकर ध्वज हैमिल्टन के साथ आता तो, हैमिल्टन विश्व चैंपियन बन गए होते. दूसरे दौर के पिट स्टॉप के बाद राइकोनेन, बढ़त लेते हुए कुछ अधिक लैप तक मस्सा से दूरी पर थे। एक बार सबसे आ जाने पर राइकोनेन ने शेष लैप में कोई गलती नहीं की और रेस जीतकर फार्मूला वन विश्व चैंपियन बन गए।

21 अक्टूबर 2007 को यह घोषणा की गई कि FIA ईंधन अनियमितताओं के लिए BMW सौबर और विलियम्स की जांच कर रहा है, BMW के वे ड्राइवर जिन्होंने पांचवां और छठा स्थान प्राप्त किया था और यदि उन्हें बाहर कर दिया जाएगा तो हैमिल्टन पांचवे स्थान पर काबिज हो जाएंगे, जिसके चलते वे राइकोनेन से एक अंक से 2007 ड्राइवर्स विश्व चैम्पियनशिप जीत जाएंगे. अंततः किसी भी टीम पर पेनाल्टी नहीं लगी, उसे लागू नहीं किया गया क्योंकि "पर्याप्त संदेह मौजूद था जिससे उसे पेनाल्टी के लिए गलत ठहराया जा सके", हालांकि मैकलेरन ने आधिकारिक तौर पर इस निर्णय के लिए अपील की.
हैमिल्टन ने बाद में BBC को बताया कि वह अन्य ड्राइवरों की निरर्हताओं के माध्यम से F1 खिताब में जीत हासिल करना नहीं चाहते हैं।
1995 में एक मिसाल स्थापित की गई थी, जब उस समय के बेनेटॉन रीनॉल्ट के माइकल शूमाकर और उस समय के विलियम्स-रीनॉल्ट के डेविड क्लॉटहार्ड, दोनों को अवैध रूप से ईंधन रखने का दोषी पाया गया था और उस परिस्थिति में दोनों चालकों को आरम्भ में ड्राइवर अंक नहीं दिया गया था, लेकिन एक सप्ताह के बाद अनिर्दिष्ट कारणों से ड्राइवर्स अंक की बजाए कन्स्ट्रक्टर अंक दे दिया गया।

विश्व चैम्पियनशिप फाइनल से पहले, इस सवाल का जवाब देते हुए कि प्रथम अश्वेत चैंपियन बनना क्या मायने रखता है, हैमिल्टन ने कहा कि "केवल गोरे लोग ही चैंपियन नहीं बन सकते बल्कि काले लोग, भारतीय, जापानी और चीनी भी चैंपियन बन सकते हैं। कुछ मायने रखना अच्छा होगा. " एक F1 ड्राइवर बनने के बाद अपनी जातीयता के बारे में कुछ सार्वजनिक टिप्पणी करने के बाद, हैमिल्टन ने कहा: "फार्मूला वन के बाहर मेरे अग्रणी नायकों में सबसे पहले मेरे पिता है, उसके बाद नेल्सन मंडेला और मार्टिन लूथर किंग हैं। काला होना नकारात्मक नहीं होता. अगर कुछ है तो यह एक सकारात्मक है, क्योंकि मैं अलग हूं. भविष्य में विभिन्न संस्कृतियों के लिए यह दरवाजे खोल सकता है और यह मोटर स्पोर्ट किसी भी तरीके से यही करने की कोशिश कर रही है।"

2010 सीज़न
टीम तनाव
2007 सीज़न
2008 सीज़न