Sezóna 2007
Hamilton by se stal týmovým kolegou obhájce titulu dvojnásobného mistra světa Fernanda Alonsa. Alonso nastoupil do McLarenu poté, co opustil Renault. Při svém debutu na Velké ceně Austrálie se kvalifikoval na čtvrté místo a v závodě skončil třetí. Stal se tak třináctým jezdcem, který ve svém prvním závodě F1 v kariéře skončil na stupních vítězů (nepočítáme-li ty v historicky prvním podniku mistrovství světa). V Bahrajnu Hamilton poprvé startoval z první řady, kvalifikoval se a dojel druhý. Ve Velké ceně Španělska skončil Hamilton opět druhý za Massou. Tím se dostal do vedení v šampionátu jezdců. Hamilton překonal rekord Bruce McLarena, který byl nejmladším jezdcem, jenž kdy vedl mistrovství světa.
Hamilton získal ve Velké ceně Kanady svou první pole position i první vítězství v kariéře F1.
Během kvalifikace na Velkou cenuEvropy Hamilton na Nürburgringu havaroval kvůli defektu pravé přední pneumatiky. Kvalifikaci nemohl dokončit a do závodu odstartoval z desátého místa. Během silného deště, kvůli kterému byl závod dočasně zastaven, Hamilton sjel do štěrkové pasti. Po opětovném startu se mu podařilo do závodu vrátit. Jeho deváté místo v tomto závodě bylo jeho prvním umístěním bez umístění na stupních vítězů a bez bodování.
Hamilton vyhrál Velkou cenu Maďarska z pole position. Alonso nejprve zajel nejrychlejší čas, ale za blokování Hamiltona v boxové uličce dostal penalizaci pěti míst na startovním roštu, což Hamiltonovi znemožnilo zajet poslední kvalifikační kolo. McLaren byl rovněž penalizován a nezískal za závod žádné body pro konstruktéry.
Hamilton poté prohlásil, že s Alonsem obnovil vztah. V Turecku se kvalifikoval na druhé místo. Hamilton jel na třetím místě. Píchl pneumatiku a musel pomalu odjet do boxů. Závod dokončil na pátém místě. Jeho náskok v šampionátu se snížil.
Alonso porazil Hamiltona ve Velké ceně Itálie a Belgie. Hamilton má nyní v boji o titul dvoubodový náskok. Po vítězství ve Velké ceně Japonska se jeho náskok zvýšil na 12 bodů. Závod se jel za silného deště a Alonso ze závodu vypadl. Po závodě došlo k vyšetřování ze strany stevardů (činovníků) závodu. Ti se zabývali Hamiltonovým jednáním za safety carem. Sebastian Vettel i Mark Webber ze závodu vypadli, když jeli za Hamiltonem. Stewardi závodu nezjistili, že by se někdo dopustil něčeho proti pravidlům.
Hamilton si v Číně vybojoval pole position. Závod se jel za suchého i mokrého počasí. Hamilton ze závodu odstoupil. Došlo k silnému opotřebení pneumatik. Pokusil se zajet do boxů. Vjel zeširoka do štěrkové pasti. Jeho vůz uvízl a Hamilton zaznamenal první odstoupení ve své kariéře ve Formuli 1. Hamilton vstupoval do posledního závodu sezóny s náskokem čtyř bodů.
Ve Velké ceně Brazílie se Hamiltonovi podařilo získat pouze dva mistrovské body, když závod dokončil na sedmém místě. Hamiltona na startu předjel Räikkönen. V první zatáčce ho zablokovali Massa a Räikkönen a vyvedli ho z rovnováhy. Ve třetí zatáčce Hamiltona předjel Alonso. Hamilton se ve 4. zatáčce pokusil Alonsa znovu předjet. Najel do šířky a propadl se na osmé místo. V 9. kole pak začal problém. Hamilton měl problém s převodovkou. Zasekl se na neutrálu a nemohl zařadit žádný rychlostní stupeň. Hamilton přenastavil nastavení na volantu. Převodovka začala opět fungovat. Při vyjíždění ztratil 40 sekund.
Po většinu závodu vedl Massa a Räikkönen byl druhý. Kdyby závod skončil tímto způsobem, Hamilton by se stal mistrem světa. Během druhého kola zastávek v boxech Räikkönen vedení od Massy převzal. Räikkönen závod vyhrál a stal se mistrem světa formule 1 pro rok 2007.
Hamilton dokončil sezónu se čtyřmi vítězstvími a druhým místem v mistrovství světa jezdců se 109 body před týmovým kolegou Fernandem Alonsem.
Napětí v týmu
První náznaky nespokojenosti Hamiltona s týmem se objevily po druhém místě v Monaku. Jeho komentáře po závodě naznačovaly, že byl nucen hrát vedlejší roli. FIA zjišťovala, zda McLaren neporušil pravidla tím, že prosazoval týmové příkazy. FIA rozhodla, že McLaren žádná pravidla neporušil. Během kvalifikace na Velkou cenu Maďarska Alonso zadržel Hamiltona v boxech. To způsobilo, že Hamilton vynechal poslední kolo, aby se pokusil získat pole position. Alonso byl odsunut na šestou startovní pozici. To posunulo Hamiltona na pole position. McLarenu byly odebrány body do šampionátu konstruktérů. Hamilton řekl, že Alonsův trest byl "docela lehký, pokud vůbec", a litoval pouze ztráty bodů pro konstruktéry. V důsledku těchto událostí se vztah mezi Hamiltonem a Alonsem dočasně rozpadl. Dvojice si krátce nerozuměla.
Po Velké ceně Japonska měl Alonso pocit, že verdikt stewardů rozhodl o šampionátu ve prospěch Hamiltona. Řekl: "Na šampionát už nemyslím, rozhodlo se o něm mimo trať. Porada jezdců nemá žádný smysl. Jdete tam proto, abyste si poslechli, co říká Charlie Whiting a další činovníci. Jedenadvacet jezdců má svůj názor, Charlie a činovníci jiný, a tak je to jako mluvit do zdi."
Po skončení sezóny Alonso s McLarenem 2. listopadu 2007 rozvázal smlouvu. Obě strany se dohodly na Alonsově odchodu.
Sezóna 2008
V lednu 2008 podepsal Hamilton novou pětiletou smlouvu s týmem McLaren-Mercedes do konce sezony 2012. V sezóně 2008 měl druhý vůz McLaren-Mercedes řídit Heikki Kovalainen.
V prvním závodě sezony 2008, Velké ceněAustrálie, se Hamilton kvalifikoval na pole position a závod vyhrál. V Bahrajnu Hamilton při tréninkové havárii zničil svůj vůz. Použil náhradní podvozek a v kvalifikaci obsadil třetí místo. V závodě narazil do zadní části Alonsova vozu a skončil na 13. místě. Ve Španělsku se vrátil na stupně vítězů a skončil třetí. V Turecku skončil Hamilton druhý a o dva týdny později vyhrál Velkou cenu Monaka, čímž se vrátil do čela šampionátu.
V Montrealu se kvalifikoval z pole position, ale během závodu narazil do zadní části vozu Kimiho Räikkönena. Na konci boxové uličky svítila červená. Hamilton si nevšiml, že Räikkönen na semaforu zastavil. Hamilton dostal trest 10 míst na startovním roštu pro následující závod, Velkou cenuFrancie. Hamilton pokračoval ve Velké ceně Velké Británie, kterou vyhrál v obtížných mokrých podmínkách. To bylo označeno za jeden z jeho dosud nejlepších výkonů. Sám Hamilton na tiskové konferenci po závodě řekl, že to bylo jeho nejtěžší a nejvýznamnější vítězství.
V dalším závodě na Hockenheimu startoval Hamilton z pole position a vyhrál o 9 sekund.
Hamilton vyhrál Velkou cenu Belgie, ale toto vítězství bylo zpochybněno. V šikaně opustil závodní trať, aby se vyhnul srážce s Kimim Räikkönenem. Podle vedení závodu tím Hamilton získal nespravedlivou výhodu. McLaren uvedl, že jejich monitorovací zařízení ukázalo, že Hamilton zpomalil, aby nechal Räikkönena projet. Hamilton dostal 25sekundovou penalizaci. Trest ho odsunul na třetí místo. McLaren se proti trestu odvolal ke Světové radě automobilového sportu FIA. Odvolání bylo zamítnuto. Rada uvedla, že případ byl nepřípustný.
Ve Fudži získal Hamilton v kvalifikaci pole position. Jeho nejbližším soupeřem v boji o titul byl Felipe Massa. Massa se dokázal kvalifikovat pouze na páté místo. Když závod začal, Kimi Räikkönen dobře odstartoval a předjel Hamiltona. Hamilton se v první zatáčce rozjel do šířky. To donutilo některé jezdce za ním vyjet z trati. Hamilton za své jednání dostal penalizaci za jízdu. Ve druhém kole, když se Hamilton snažil v 10. zatáčce předjet Massu, se Hamilton zařadil vedle něj a snažil se ho předjet. Massa se poté rozjel do šířky a oba vozy se srazily. Hamiltonův vůz se dostal do protisměru. Massa dostal za tento zákrok penalizaci za jízdu. Hamilton se propadl na poslední místo. Závod se mu podařilo dokončit na 12. místě, ale nezískal žádné body.
Při Velké ceně Číny byl Hamilton v tréninku mnohem rychlejší než všechny ostatní vozy. Kvalifikoval se na pole position. Závod vyhrál a získal 7 bodů náskoku v mistrovství světa.
Velká cena Brazílie byla posledním závodem roku. Hamilton potřeboval dojet alespoň do pátého místa, aby získal titul mistra světa. Po náročném závodě se Hamilton umístil na pátém místě. V závěrečných kolech závodu začalo pršet. Sebastian Vettel předjel Hamiltona a obsadil páté místo.
Massa už závod vyhrál. Když byl Hamilton na šestém místě, zdálo se, že Massa získá titul. Během posledního kola předjeli Vettel i Hamilton Timo Glocka. Glock používal pneumatiky pro suché počasí a Hamilton pro mokré počasí. Hamilton se tak vrátil na páté místo. Hamiltonovo předjetí mu přineslo o jeden bod více než Massovi.
Hamilton vyhrál v roce 2008 mistrovství světa formule 1. Stal se nejmladším jezdcem, který získal titul, a také prvním jezdcem černé pleti. Stal se také prvním britským jezdcem, který vyhrál mistrovství světa od Damona Hilla v roce 1996.
Rasové zneužívání
4. února 2008 byl Hamilton během předsezónních testů na okruhu Circuit de Catalunya v Katalánsku slovně napadán a urážen. Několik španělských diváků mělo na obličeji černé barvy a černé paruky. Měli na sobě trička s nápisem "Hamiltonova rodina [sic]". Hamilton se stal ve Španělsku neoblíbeným kvůli své rivalitě se Španělem Fernandem Alonsem. FIA varovala španělské úřady, aby v tomto chování nepokračovaly. 13. února 2008 FIA oznámila, že zahájí kampaň "Závod proti rasismu".
Sezóna 2009
Hamilton startoval do úvodní Velké ceny Austrálie 2009 z 18. místa na startovním roštu. Hamilton dokončil závod na třetím místě poté, co byl Jarno Trulli penalizován. Trulli předjel Hamiltona za safety carem. Po závodě se konalo slyšení stevardů. Hamilton a McLaren stewardům řekli, že Trulliho předjet nenechali. Rádiová komunikace McLarenu prokázala, že to byla lež. Hamilton byl ze závodu diskvalifikován za poskytnutí "zavádějících důkazů" během slyšení stevardů. Později se soukromě omluvil řediteli závodu FIA Charliemu Whitingovi za lhaní.
V následujících šesti závodech se Hamiltonovi nedařilo. Ještě třikrát se kvalifikoval mimo první desítku, přičemž jeho nejlepším startem bylo páté místo. Získal pouze několik bodů. Na Nürburgringu se kvalifikoval jako pátý. V prvním kole se srazil s Markem Webberem. Hamilton měl defekt pneumatiky a poškodil svůj vůz. Skončil na 18. místě.
Hamiltonův výkon se na Hungaroringu zlepšil. Hamilton odstartoval ze čtvrtého místa. Dobrý start s asistenčním vozem KERS ho do první zatáčky posunul na druhé místo. Do 13. kola vedl závod. Do cíle dojel o 11,5 sekundy před Räikkönenem. Bylo to Hamiltonovo desáté vítězství v kariéře a první pro vůz vybavený systémem KERS. Ve Valencii se Hamilton poprvé v sezoně kvalifikoval z pole position a jeho týmový kolega Heikki Kovalainen se kvalifikoval jako druhý. V závodě špatná zastávka mechaniků v boxech připravila Hamiltona o první místo. Skončil druhý.
Hamilton z následujících dvou závodů, Velké ceny Belgie a Itálie, vypadl. Tím přišel o šanci na obhajobu titulu. V září na Velké ceně Singapuru získal Hamilton své druhé vítězství v sezóně. V dalších dvou závodech, Velké ceně Japonska a Brazílie, skončil třetí. V úvodní (vůbec první) Velké ceně Abú Zabí se Hamilton kvalifikoval z pole position. Závod vedl, ale ve 20. kole odstoupil kvůli problémům se zadními brzdami. Jednalo se o jeho první odstoupení ve formuli 1 v souvislosti s mechanikou.
Sezóna 2010
Po náročné sezóně 2009 se Hamilton vydal do boje o titul. V Bahrajnu skončil třetí. V Austrálii se Hamilton v kvalifikaci nedostal do první desítky. Do závodu startoval z jedenáctého místa na startovním roštu a závod dokončil na šestém místě. V závěru závodu se srazil s Markem Webberem. V Malajsii McLaren během kvalifikace špatně odhadl počasí a nechal Hamiltona vyjet na nesprávných pneumatikách pro mokré podmínky. Do závodu odstartoval z 20. místa na startovním roštu, ale dojel na šestém místě. Hamilton dostal během závodu varování. Čtyřikrát kličkoval ve snaze přerušit aerodynamický vlek Vitalije Petrova. Hamilton se ho přitom nesnažil blokovat. Po závodě došlo k vyjasnění pravidel. Jezdec smí kličkovat pouze jednou, a to i za účelem přerušení vleku.
V Šanghaji skončil Hamilton na druhém místě za týmovým kolegou Jensonem Buttonem. Pro McLaren to bylo první umístění 1-2 po dvou a půl letech. Hamilton se zapletl do incidentu v boxové uličce s jezdcem Red Bullu Sebastianem Vettelem. Oba jezdci dostali od stewardů závodu napomenutí.
Hamilton se do Velké ceny Španělska kvalifikoval jako třetí. Ke konci závodu se pohyboval na druhém místě za Markem Webberem. Hamilton již zajel nejrychlejší kolo závodu. V předposledním kole závodu vyjel z trati a narazil do zdi. Levé přední zavěšení bylo zničeno a Hamilton ze závodu odstoupil. Ráfek kola selhal a zničil pneumatiku, čímž Hamiltona vyřadil z provozu. Byl klasifikován na 14. místě.
Následující víkend v Monaku Hamilton a jeho týmový kolega Jenson Button závodili s volantem vykládaným diamanty. Hamiltonův volant měl na sobě diamanty vyvedený letopočet "08" za jeho mistrovský titul v roce 2008. Button měl na volantu vyrytý rok "09" za své mistrovství v roce 2009. Hamilton se kvalifikoval a dojel pátý. Na Velkou cenu Turecka se Hamilton kvalifikoval jako nejlepší jezdec sezóny na druhém místě. Hamilton jel na druhém místě, když se ve 40. kole srazili Vettel a Webber. To Hamiltona posunulo na první místo. Jenson Button byl poté na druhém místě. Do konce závodu se ještě jednou předjeli. Hamilton získal své první vítězství v sezóně 2010 a posunul se na třetí místo v šampionátu jezdců.
Hamilton se do Velké ceny Kanady kvalifikoval z pole position. Na okruhu Gilles Villeneuve startoval z pole position v každém závodě F1. Hamilton závod vyhrál a posunul se do čela šampionátu jezdců.
Den po Velké ceně Hamilton přiletěl zpět do Velké Británie a řídil McLaren MP4/4 Ayrtona Senny, se kterým vyhrál šampionát. Hamilton byl očividně nadšený a přemožený emocemi. Popsal to jako "jeden z nejlepších dnů svého života". Prohlásil také, že si řízením vozu "splnil jeden ze svých snů".
Hamilton se ve Valencii kvalifikoval jako třetí. Na začátku závodu předjel Marka Webbera. Během safety caru Hamilton projel druhou bezpečnostní linií asi 0,5 sekundy po výjezdu safety caru z boxů. Hamilton předjel safety car místo toho, aby zpomalil a následoval safety car. Fernando Alonso jel za Hamiltonem a musel zůstat za safety carem. Alonso si stěžoval do vysílačky svému týmu. Stewardi incident vyšetřili a potrestali Hamiltona penalizací za průjezd. Než byla penalizace oznámena, uplynula dvacetiminutová přestávka. To umožnilo Hamiltonovi vytvořit si velký odstup od vozu za ním. Když si trest odpykal, zůstal na druhém místě. To Alonsa a tým Ferrari rozzuřilo. Hamilton poté obvinil Alonsa z "kyselých hroznů". Hamilton a Alonso se před dalším závodem usmířili. Hamilton dojel druhý a udržel si vedení v šampionátu jezdců.
Na Silverstonu skončil druhý a na Hockenheimu čtvrtý. V Maďarsku se Hamilton kvalifikoval jako pátý, ale v průběhu závodu odstoupil kvůli problémům s motorem. Přišel tak o vedení v šampionátu ve prospěch Webbera.
Po měsíční letní přestávce Hamilton vyhrál Velkou cenu Belgie a zajel nejrychlejší kolo. Tím se posunul na první místo v šampionátu. Při Velké ceně Itálie i Singapuru však ze závodu odstoupil. To ho posunulo na třetí místo.
