Мать Хэмилтона, Кармен Ларбалестир (сейчас Кармен Локхарт) белая британка. Отец, Энтони Хэмилтон, — сын чернокожего эмигранта из Гренады. Родители дали имя Льюису в честь легендарного американского легкоатлета Карла Льюиса.
Родители Хэмилтона развелись когда ему было 2 года и он жил со своей матерью и сводными сёстрами Николой и Самантой до того момента как ему исполнилось двенадцать, когда он начал жить со своим отцом, мачехой Линдой и сводным братом Николасом, который болен ДЦП.
Интерес Хэмилтона к гонкам начал проявляться после участия в гонках радиоуправляемых машин. Его отец Энтони купил ему одну в 1991 и Хэмилтон финишировал вторым в чемпионате BRCA на следующий год. В то время Хэмилтон говорил: «Я участвовал в гонках радиоуправляемых машин и выиграл чемпионат против взрослых». Это привело Хэмилтона в картинг, когда ему исполнилось шесть, его отец купил ему первый карт в качестве рождественского подарка сказав ему чтобы он поддерживал свою гоночную форму, в то время как он упорно учился в школе. Когда поддержка сына стала проблематичной, его отец уволился с должности IT менеджера и стал подрядчиком, временами работая на трёх работах чтобы поддержать карьеру сына и до сих пор находил достаточное время чтобы присутствовать на всех гонках Льюиса. Позже он создал свою компьютерную компанию и работал в качестве менеджера Льюиса на постоянной основе.
Хэмилтон обучался в The John Henry Newman School, католической школе в Стивинэйдже, Хартфордшир. Он улучшил свои футбольные навыки, играя в школьной команде с действующим полузащитником Астон Вилле и Сборной Англии по футболу Эшли Янгом. Хэмилтон говорил, что если бы не Формула-1, он бы стал футболистом или играл бы в крикет, также в юности играв в школе.
29 октября 2007 года Хэмилтон объявил о переезде в Швейцарию заявив что хочет убежать от интереса средств массовой информации, которые постоянно за ним следили, когда он жил в Великобритании. Также на телевизионном шоу Parkinson (была в эфире 10 ноября 2007 года), объявил что низкое налогообложение стало дополнением к большей свободе личной жизни. Льюис Хэмилтон получил общественную критику от членов британского парламента, включая члена либерально-демократической партии Боба Расселла за избежание британских налогов. Другие пилоты Формулы-1, включая чемпионов мира Михаэля Шумахера, Кими Райкконена и Фернандо Алонсо, также проживают в Швейцарии.
18 декабря 2007 года Хэмилтон на месяц был лишён прав во Франции за опасную езду со скоростью 196 км/ч на французском шоссе. Его Mercedes-Benz был также конфискован.
Встречается с Николь Шерзингер, основной солисткой американского гёрлз-бэнда Pussycat Dolls.
Хэмилтон был награждён званием MBE королевой на церемонии награждения в Лондоне.
Лучшим другом британца является гонщик Формулы-1 Адриан Сутиль. Они были напарниками по команде «ASM Formule 3», перед тем как уйти в GP2, а затем в Формулу-1. Также Льюис является другом Нико Росберга.
Хэмилтон начал выступать в картинге в 1993, когда ему исполнилось восемь лет, на трассе Rye House Kart Circuit и быстро начал одерживать там победы. В 10 лет он попросил у босса команды McLaren F1 Рона Денниса автограф, и сказал ему: «Привет. Я Льюис Хэмилтон. Я выиграл британский чемпионат и однажды буду гоняться за рулём вашего болида.» Деннис написал в его книге для автогрофов, «Позвони мне через девять лет, мы кое-что уладим.» Из ранга кадетов, он перешёл в Юниорскую Ямаху (1997) и Рон Деннис снова встретил его в 1998 после того как Хэмилтон выиграл серию Super One и пришёл вторым в британском чемпионате. Деннис дал обещание Хэмилтону и заключил с ним контракт программы поддержки молодых пилотов McLaren. Контракт включал опцион на место в Формуле-1, что сделало Хэмилтона самым молодым в истории гонщиком, который заключил контракт на получение места в команде.
Льюис продолжил прогрессировать до чемпионатов Межконтинентальная А (1999), Формула-А (2000) и Формула Супер А (2001), и стал европейским чемпионом в 2000 набрав максимум возможных очков. В KF1 и Формуле Супер А, он гонялся за команду TeamMBM.com, где его напарником был Нико Росберга, который впоследствии стал пилотом команды Williams в Формуле-1. Последовавшие картинговые успехи в BRDC сделали его членом клуба ‘Rising Star’ в 2000.
В 2001 Михаэль Шумахер принял участие в картинговом соревновании против Хэмилтона и других будущих пилотов Формулы-1 Витантонио Льюцци и Нико Росберга. Хэмилтон финишировал седьмым, в четырёх местах от Шумахера. Шумахер похвалил Хэмилтона:
.
Хэмилтон начал свою карьеру в открытых колёсах в 2001 с Зимней серии Британской Формулы-Рено. Несмотря на аварию на третьем круге тестов, он финишировал пятым в зимней серии. Это привело к полному сезону в 2002 Формулы-Рено UK вместе с Manor Motorsport. Хэмилтон финишировал третьим с тремя победами и тремя поул-позициями. Он остался с Manor в следующем сезоне и выиграл чемпионат с десятью победами и 419 очками, его ближайший преследователь Алекс Ллойд одержал две победы и набрал 377 очков. Обеспечив себе титул, Хэмилтон пропустил две последние гонки сезона для дебюта в финале сезона Британской Формуле-3. Здесь он был менее успешен: в первой гонке он сошёл из-за прокола, а во второй гонке он разбился и попал в госпиталь, после аварии с напарником Тором Грэйвсом. Он смог показать свою скорость на Гран-при Макао и Гран-при Кореи Формулы-3, причём в последней несмотря на незнакомую трассу, стартовал с поула и финишировал четвёртым.
В начале 2004 года отношения Хэмилтона и McLaren были натянутыми и McLaren временно исключил его из программы поддержки. Позднее 2 марта 2004 Williams готовилась к объявлению контракта с молодым британцем, но поставщик моторов BMW, отказался спонсировать Хэмилтона. Хэмилтон после этого перезаключил контракт с McLaren и вместе с Manor в 2004 дебютировал в Евросерии Формулы-3. Он смог выиграть одну гонку и Хэмилтон закончил сезон на пятом месте в чемпионате. Также он выиграл Гран-при Бахрейна Формулы-3 и Гран-при Макао. Хэмилтон провёл тесты за McLaren в конце 2004 в Сильверстоуне.
Хэмилтон перешёл в команду ASM, действующего чемпиона серии в сезоне 2005 года и доминировал по ходу чемпионата, выиграв 15 этапов из 20. Он мог заработать шестнадцатую победу но был дисквалифицирован в Спа, после не соответствия болида техническому регламенту, как и у нескольких других гонщиков. Также он выиграл Формулу-3 Мастерс в Зандвоорте. После этого сезона британский журнал Autosport добавил его в «Топ-50 Пилотов 2005» расположив Хэмилтона на 24-м месте.
После успеха в Формуле-3, он перешёл в сестринскую команду ASM ART Grand Prix в 2006. Как и команда в Формуле-3, ART была лидером в серии и заработала титул в 2005 с Нико Росбергаом. Хэмилтон выиграл чемпионат с первой попытки, опередив Нельсиньо Пике и Тимо Глока.
Его самыми примечательными успехами стало доминирование на Нюрбургринге, несмотря на штраф за превышение скорости на пит-лейн. На домашнем этапе в Сильверстоуне, в рамках поддержки Гран-при Великобритании, Хэмилтон обошёл двух соперников за один обгон в Becketts, показал быстрейшую скорость в GP2 (свыше 240 км/ч) где обгоны очень редки. Также он немало обгонял в Стамбуле, когда его развернуло и он откатился на восемнадцатое место, но в финальный поворот он уже вошёл вторым. Он выиграл титул при необычных обстоятельствах, получив финальное очко за быстрый круг, из-за того что Джорджо Пантано был наказан в основной гонке в Монце. В спринте он финишировал вторым, в то время как Пике шестым и в итоге обогнал его на 12 очков.
Завершение чемпионата GP2 совпало со свободной вакансией в McLaren, которая последовала после ухода Хуана Пабло Монтойи в NASCAR и Кими Райкконена в Ferrari. После месяцев предположений насчёт Хэмилтона, Педро де ла Росы или Гэри Паффетта в качестве напарника действующего чемпиона мира Фернандо Алонсо в 2007, Хэмилтон был подтверждён в качестве второго пилота команды. В McLaren ему объявили о решении 30 сентября, но новость не сообщали вплоть до 24 ноября, боясь оказаться в тени ухода Михаэля Шумахера.
Было объявлено до начала сезона, что Хэмилтон будет напарником защищающего свой титул двукратного чемпиона Фернандо Алонсо, который присоединился к McLaren, уйдя из Renault.
Его дебют состоялся на Гран-при Австралии, он квалифицировался четвёртым и финишировал третьим, став тринадцатым пилотом Формулы-1 кто смог финишировать на подиуме в дебютной гонке (исключая тех кто принял участие в самом первом Гран-при). На Гран-при Малайзии, он снова стартовал четвёртым, на старте смог обойти двух пилотов Ferrari, Фелипе Массу и Кими Райкконена, и впервые в карьере показал быстрейший круг в гонке. В Бахрейне Хэмилтон впервые стартовал с первого ряда стартового поля, квалифицировавшись и финишировав вторым позади Массы. Льюис снова финишировал вслед за Фелипе на Гран-при Испании и стал лидером чемпионата. Это означало что он превзошёл рекорд Алонсо и стал самым молодым лидером чемпионата в истории.
Хэмилтон финишировал вслед за Алонсо в Монако и впоследствии были слухи что ему запретили бороться с напарником. FIA сняла обвинения с McLaren после расследования.
Хэмилтон заработал свою первую поул-позицию и первую победу на Гран-при Канады в Монреале. Он лидировал большую часть гонки даже несмотря на то что сейфти-кар появлялся четыре раза и сокращал разрыв между ним и преследовавшими его пилотами. Неделей спустя Льюис выиграл Гран-при США, также с поула, став первым британцем со времён Джона Уотсона в 1983, кто смог победить в США, и вторым, после Жака Вильнёва, кто смог одержать более одной победы в дебютном сезоне.
Он финишировал третьим в Маньи-Куре позади пилотов Ferrari Райкконена и Массы, Хэмилтон продолжал лидировать в личном зачёте, опережая ближайшего преследователя на 14 очков. Впервые в карьере он финишировал на позиции ниже чем стартовал, и первый раз когда его обогнали в Формуле-1. Он взял поул-позицию на домашнем этапе в Сильверстоуне и лидировал первые 16 кругов, но соскользнул на третье место, отстав на 40 секунд от Райкконена и Алонсо.
Во время квалификации Гран-при Европы Хэмилтон разбился в «шикане Шумахера» из-за проблем с гайками на колесе. Его отвезли в нюрбургский госпиталь, надели кислородную маску, но он был в сознании. Он не мог продолжить квалификацию, и его время превзошли все участники третьей части квалификации. В итоге он стартовал десятым. После последней медицинской проверки в воскресенье утром, Хэмилтон был допущен к гонке. Во время ливневой гонки, которую остановили красным флагом, Хэмилтона закрутило, тем не менее его двигатель не заглох, ему помогли выбраться и он принял участие в рестарте. Девятое место стало первым финишем не на подиуме и без очков, в то время претенденты на титул Алонсо и Масса сократили разрыв от Хэмилтона в чемпионате.
Хэмилтон выиграл Гран-при Венгрии с поул-позиции полученной после спорной квалификациии. Алонсо установил быстрейшее время, но получил штраф за блокировку Хэмилтона на пит-стопе, не дав отправиться на последний круг и стартовал шестым. Кими Райкконен отстал на пять секунд от Хэмилтона. McLaren были лишены очков в кубке конструкторов за гонку из-за инцидента в квалификации.
После объявления Хэмилтон восстановил отношения с Алонсо, Хэмилтон квалифицировался вторым в Турции. После потери места, Хэмилтон шёл третьим и за 15 кругов до финиша казалось он приедет на подиум, но прокол правой передней покрышки заставил его заехать на пит-стоп, и он приехал пятым, а его лидирование в чемпионате сократилось.
Алонсо обошёл Льюиса на Гран-при Италии и Бельгии, оставив двухочковый отрыв лидирования британца в борьбе за титул. Тем не менее, Хэмилтон довёл отрыв до 12 очков после победы на Гран-при Японии, где в ливень Алонсо попал в аварию. Перед следующей гонкой Хэмилтон находися под наблюдением стюардов из-за инцидента позади сейфти-кара, где Себастьян Феттель и Марк Уэббер, разбились из-за замедлившевсего болида McLaren. Трио решило проблемы во время уик-энда Гран-при Китая.
После обеспеченной поул-позиции в Китае, в меняющихся погодных условиях, Хэмилтон сошёл в гонке. Он испытал значительный износ шин, особенно на переднем правом колесе, и попал в гравийную ловушку у въезда в питлейн. Это был первый сход Хэмилтона в карьере. Позже стало известно, что Bridgestone предупреждали McLaren об износе и там ему дали распоряжение отправиться на пит-стоп, но это не помогло. Сам Хэмилтон не мог описать степень проблемы с шинами из-за капель дождя в его боковых зеркалах. К финальной гонке отрыв Хэмилтона был в четыре и семь очков над Алонсо и Райкконеном соответственно.
На Гран-при Бразилии он не смог финишировать в ранге чемпиона, финишировал он всего седьмым, после восемнадцатого места в худшей части гонки. Падение на восемнадцатое место произошло из-за двух инцидентов. Сначала его обогнал Райкконен и он был окружён Массой и Райкконеном при входе в первый поворот, а в третьем повороте его обошёл Алонсо. Хэмилтон попытался контратаковать в четвёртом повороте, но вылетел с трассы и потерял четыре места. Вторая проблема появилась на девятом круге, когда в коробке передач произошел сбой и 40 секунд болид двигался по инерции. Большую часть гонки Масса лидировал, а Райкконен шёл вторым. В связи с этим Хэмилтон должен был увидеть финишный флаг на седьмой позиции, в ранге чемпиона мира. Но после второй волны пит-стопов, Райкконен пересидел Массу и стал лидировать. На оставшихся кругах Райкконен не допустил ошибок и стал чемпионом. После гонки журналист монреальской газеты La Presse привел слова Хэмилтона о том, что Льюис сам перезагрузил болид, нажав не ту кнопку. Однако команда это не подтвердила. А спустя несколько дней журналист сознался в клевете и принес извинения. Позже стало доступно и видео с телеметрией, на котором отчетливо видно, что вины Хэмилтона в сбое коробке передач нету никакой. Данное видео и сейчас доступно на сервисе Youtube.
21 октября 2007 года FIA объявила о расследовании связанном с температурой топлива в болидах BMW Sauber и Williams пилоты BMW финишировали пятым и шестым и их исключение из протокола могла сделать Хэмилтона чемпионом и у него было бы на одно очко больше чем у Райкконена. В итоге штрафа не последовало, и McLaren официально подала апелляцию. Хэмилтон заявлял в интервью BBC что он не хочет становиться чемпионом через дисквалификации.
Перед финалом чемпионата Хэмилтон ответил на вопрос что для него будет означать становление первым темнокожим чемпионом: «Это покажет что не только люди со светлой кожей смогут побеждать, но и темнокожие, индийцы, японцы и китайцы. Это будет хорошо обозначать кое-что.» Сделав немного общественных замечаний о его этнической принадлежности с того момента как стал пилотом Формулы-1, Хэмилтон добавил: «За пределами Формулы-1 моими героями являются: прежде всего мой отец, потом Нельсон Мандела и Мартин Лютер Кинг. Быть темнокожим не отрицательно. Это положительно, во всяком случае потому что я другой. В будущем это откроет и другим странам дорогу в моторные виды спорта».
Начало отношений Хэмилтона с боссом команды McLaren Роном Деннисом датируются 1995 годом, первым признаком недовольства Хэмилтона его командой стало второе место в Монако в 2007 году. В комментариях Хэмилтона после гонки сообщалось что его попросили «прикрывать тылы» напарника, и FIA инициировала расследования подозревая McLaren в командной тактике. В McLaren отрицали работу на двукратного чемпиона мира Фернандо Алонсо, и FIA впоследствии заявил, что: «В McLaren выбрали оптимальную стратегию для обоих болидов поскольку они опережали все остальные. И они не сделали ничего что могло повлиять на исход гонки».
Напряжённые отношения в команде вновь проявились на Гран-при Венгрии 2007 года. Во время заключительной части квалификации Хэмилтон застрял за Алонсо и не смог установить финальное время до конца сессии. В McLaren указали что Хэмилтон не выполнил предписанные инструкции и отказался пропустить в самом начале квалификации Алонсо. Алонсо наказали и он стартовал с шестого места на стартовой решётке, таким образом Хэмилтон (который первоначально был квалифицирован вторым) передвинулся на первую стартовую позицию, а команда McLaren была лишена очков в кубке конструкторов за этот Гран-при. Хэмилтон сказал что думает что штраф Алонсо был: «это лучше чем ничего» и лишь сожалел о потере очков в кубке конструкторов. Также сообщалось что Хэмилтон ругался на Денниса по командному радио после инцидента. Британский журнал Autosport заявил что это вынудило Денниса выкинуть его наушники на пит-лейн (некоторыми это было неверно истолковано как реакция на поул Алонсо)". Тем не менее McLaren позже сделала заявление от лица Хэмилтона где отрицались любые сложности. В результате после этих Гран-при, отношения между Хэмилтоном и Алонсо временно усугубились, и они в течение некоторого времени не разговаривали. Впоследствии сообщалось что Лука ди Монтедземоло намеревался взять его в Ferrari на сезон 2008 года.
После расследования стюардами инцидента на Гран-при Японии 2007 года, Алонсо инсинуировал, что приговор уладил чемпионат в пользу Хэмилтона, заявив: «Я не думаю об этом чемпионате больше, он был решен за пределами трассы. У брифинга пилотов нет никакой цели. Вы идете туда, чтобы услышать то, что Чарли Уайтинг и другие чиновники говорят. У двадцати одного пилота есть одно мнение, а у Чарли и чиновников другое, и это похоже на разговор со стеной».
Конкуренция между Хэмилтоном и его напарником Алонсо породила слухи об уходе одного из них из McLaren в конце сезона 2007 года Алонсо и McLaren впоследствии разорвали контракт 2 ноября 2007 года.
14 декабря 2007 года было подтверждено, что Хейкки Ковалайнен, который гонялся за Renault в 2007 будет управлять вторым болидом McLaren-Mercedes в сезоне 2008 Формулы-1 вместе с Хэмилтоном. В январе 2008 Хэмилтон заключил новый многомиллионный пятилетний контракт с McLaren-Mercedes, где он останется вплоть до сезона 2012 года.
Хэмилтон выиграл первую гонку сезона 2008 Гран-при Австралии, стартовав с поула. Во второй гонке сезона на Гран-при Малайзии, в котором британец мог рассчитывать на второе место, он финишировал лишь пятым после продолжительного сражения с Марком Уэббером и Ярно Трулли, поскольку в квалификации его наказали потерей пяти мест за блокировку, а на пит-стопе механик никак не мог закрутить колёсную гайку. В третьй гонке сезона на Гран-при Бахрейна всё шло против Хэмилтона, машины McLaren серьёзно уступали не только Ferrari, но и BMW Sauber, а Льюис ещё и разрушил свой болид на практике. В квалификации он участвовал на запасном шасси и показал третье время, но проблемы с коробкой передач на старте стоили Хэмильтону множества мест. Пытаясь отыграть хотя бы что-то, он врезался в заднюю часть болида Renault Алонсо и финишировал 13-м. Это привело к тому, что в зачёте пилотов он потерял лидерство и уступил его Кими Райкконену и Нику Хайдфельду.
На трассе болидов в Барселоне Хэмилтон смог минимизировать потери в чемпионате, благодаря прекрасному старту, опередил Кубицу и вернулся на подиум, уступив лишь великолепным Ferrari. Хэмилтон финишировал вторым на Гран-при Турции 11 мая 2008 года. Он заявил что это была лучшая из гонок в которых он принимал участие. Заявил неслучайно, хитрая тактика трёх пит-стопов, против двух у всех остальных, позволила Хэмиьлтона опередить одну из Ferrari (Райкконена). На Монако Хэмильтон надеялся, как на последний шанс удержаться в борьбе с пилотами Ferrari и дождь ему очень сильно помог, Льюис выиграл ту гонку и, благодаря провалу пилотов Ferrari, снова стал лидером личного зачёта.
Свой особенный талант Хэмильтон проявил в квалификации Гран-при Канады, всего 3 человека в тот день смогли чрезвычайно агрессивным пилотажем прогреть шины на холодной и очень скользкой монреальской трассе - Хэмильтон, Росберга и Алонсо. В гонке всё шло прекрасно, Льюис опять моментально поднял покрышки до рабочей температуры и ушёл в отрыв, а его преследователи промучились с ними пятнадцать кругов. Но Хэмильтон, в конечном итоге, сам всё испортил. После заминки на пит-стопе он оказался позади Райкконена и врезался в заднюю часть его болида, из-за того что он не смог заметить что финн тормозит на красный сигнал на выезде с пит-лейна. Оба болида сошли и Хэмилтон получил штраф в потерю десяти позиций на старте Гран-при Франции, в результате этой аварии. Хэмильтон был наверху чемпионата, но впереди были 2 гонки, в которых с Ferrari было не справиться. В гонке Льюис обогнал Себастьяна Феттеля в шикане первого круга, но пропустил апекс и получил штраф проезд через пит-лейн, который он провёл на 13-м круге, и финишировал 13-м. В Гран-при Великобритании Хэмильтона спас дождь. Стартовав с четвёртого места, он выиграл, опередив Райкконена на круг, а Массу на 2. Хэмилтон на пресс-конференции заявил что это одна из самых сложных и значимых побед.
На следующей гонке в Хоккенхайме Хэмилтон стартовал с поула, создал 11-секундный отрыв от шедшего вторым Фелипе Массы в начале гонки. После остановки на пит-стоп в McLaren решили оставить Хэмилтона на трассе, когда появился автомобиль безопасности. Это было очень серьёзной ошибкой. После финальной дозаправки он обнаружил себя на пятом месте. Но это был не конец, четвёртым Льюис стал, обогнав Ковалайнена. Но это ещё не всё, пит-стоп Ника Хайдфельда, и Хэмильтон уже третий. Но и это ещё не всё, он догнал своего главного соперника в чемпионате-Массу и очень жёстким манёвром опередил его в шпильке. Но и даже это ещё не всё, феноменальная тактика одного пит-стопа вывела Нельсиньо Пике в лидеры гонки, но Хэмильтон и его обогнал и оторвался, при этом Пике так и не подпустил к себе Массу, подарив Льюису 2 лишних очка отрыва в чемпионате.
Хэмилтон выиграл уже третью из трёх дождевую гонку, на этот раз в Бельгии, тем не менее последовал штраф за срез шиканы и последовавший обгон Кими Райкконена. В McLaren заявили что по телеметрии Хэмилтон пропустил Райкконена но Льюису дали штраф и прибавили 25 секунд к итоговому времени и в итоговом протоколе он оказался третьим. В результате победа досталась главному сопернику в борьбе за титул - Массе. Лидирование Хэмилтона сократилось до двух очков, но последовала апелляция от McLaren во Всемирный совет по автоспорту, которая был отвергнута из-за того что это наказание нельзя опровергнуть. Гран-при Италии выиграл Себастьян Феттель из Scuderia Toro Rosso. Масса и Хэмилтон не смогли показать хорошие результаты и финишировали шестым и седьмым соответственно. Это сократило лидирование Хэмилтона ещё на одно очко. Хэмилтон финишировал третьим на ночном Гран-при Сингапура. Масса не набрал очков, что позволило Хэмилтону увеличить лидирование до семи очков.
На Гран-при Японии Хэмилтон заработал поул-позицию. Его ближайший соперник за чемпионский титул Фелипе Масса смог квалифицироваться лишь пятым. На старте Райкконен обошел Хэмилтона, но Льюис перетормаживая в первом повороте поровнялся с Кими и вышиб его с траектории за что позднее получил штраф в виде проезда по пит-лейн. На втором круге Хэмилтон обогнал Массу, но бразилец контр-атаковал и в 7 повороте, срезая шикану поровнялся с ним, произошел контакт, машину Льюиса развернуло и он вынужден был пропустить весь пелетон, после чего поехал в боксы поменял шины и заправил полный бак. За инцидент Масса позднее был оштрафован стюардами проездом по пит-лейн. В итоге Хэмилтон финишировал лишь 12-м. Тем не менее Фелипе Масса финишировал седьмым после штрафа Себастьена Бурдэ из Scuderia Toro Rosso. Это означало что Хэмилтон на пять очков опережал Массу.
В предпоследней гонке сезона на Гран-при Китая 2008 года, Хэмилтон был намного быстрее остальных болидов на свободных заездах и также он хорошо квалифицировался, заработав поул-позицию. Он выиграл гонку и опередил Фелипе Массу и Кими Райкконена, доведя отрыв до семи очков в личном зачёте.
Хэмилтону требовалось финишировать хотя бы пятым на Гран-при Бразилии 2008 года, чтобы обеспечить чемпионский титул. Льюис ехал максимально осторожно и шёл четвёртым, но после небольшого дождя за несколько кругов до финиша, Хэмильтон ошибся, перейдя на дождевую резину, и его обошли Себастьян Феттель из Scuderia Toro Rosso и Тимо Глок из Toyota. Если бы гонка завершилась в тот момент Масса заработал бы чемпионский титул.
В последнем повороте под усиливающимся дождём сначала Феттель, а затем Хэмилтон опередили Глока. Хэмилтон вернулся на пятое место и обогнал Массу на одно очко в борьбе за титул. Обгон Хэмилтона случился после того, как Масса пересёк финишную линию, и стал пилотом, который одержал наибольшее количество побед в 2008.
Это означает, что Хэмилтон стал самым молодым на тот момент чемпионом Формулы-1, а также первым темнокожим чемпионом Формулы-1.
4 февраля 2008 года Льюис Хэмилтон был оскорблён во время предсезонных тестов в Барселоне в Каталонии несколькими испанскими зрителями, которые нанесли чёрную краску на лицо, чёрные парики, а также рубашки с надписью «Hamilton’s family» (русск. семья Хэмилтона). Хэмилтон стал очень непопулярным в Испании после соперничества с Фернандо Алонсо. FIA предупредила испанские власти о недопустимости такого поведения. Реагируя на это поведение, 13 февраля 2008 FIA анонсировала компанию «Race Against Racism» (русск. гонки против расизма).
Незадолго до Гран-при Бразилии 2008 года веб-сайт, принадлежавший испанской ветви находящегося в Нью-Йорке рекламного агентства TBWA, и названный «pinchalaruedadeHamilton» (русск. Взорви шину Хэмилтона), освещался в средствах массовой информации. Веб-сайт содержал анимированое изображение Интерлагоса, который позволял оставлять гвозди и дикобразов на пути болида Хэмилтона. Среди тысячи оставленных комментариев, направленных против Хэмилтона начиная с 2007, также было несколько с расистским подтекстом. Его соперник Фернандо Алонсо, осудил фанатов-расистов.
После победы в чемпионате на предыдущем сезоне Формулы-1, Хэмилтон намеревался защитить титул в 2009.
Спустя всего год после победы на Гран-при Австралии 2008 года с поул-позиции Хэмилтон начал свой сезон со второго с конца ряда стартового поля. После проблем с коробкой передач в квалификации на первом этапе Гран-при Австралии 2009 года в McLaren решили заменить коробку передач, и получили штраф в пять позициий. Хэмилтон продвинулся на восемнадцатое место после штрафа пилотов Toyota Тимо Глока И Ярно Трулли за гибкое заднее антикрыло. Стартовав с 18-го места Хэмилтон совершил много обгонов. После середины дистанции казалось, что у Хэмилтона есть шансы финишировать с очками. После некоторых ключевых обгонов Хэмилтон извлёк выгоду из аварии пилота Red Bull Себастьяна Феттеля и пилота BMW Sauber Роберта Кубицы, переместившись на четвёртое место, на котором он первоначально и финишировал. Он получил третье место после штрафа Ярно Трулли за обгон Хэмилтона во время нахождения на трассе автомобиля безопасности. Во время слушаний стюардов после гонки, Хэмилтон и представители McLaren говорили стюардам, что не давали приказа пропустить Трулли, но воспроизведение записи переговоров McLaren показало, что это не так. Хэмилтон был дисквалифицирован за намеренное введение в заблуждение стюардов гонки.
Позднее Хэмилтон лично извинился перед гоночным директором FIA Чарли Уайтингом за ложь перед стюардами.
Во второй гонке сезона в Малайзии он финишировал седьмым в ливневой гонке остановленной после 33-х кругов Сепанга. Хэмилтон получил половину от причитающихся очков из-за того, что было пройдено менее 75 % запланированной гоночной дистанции.
Хэмилтон квалифицировался девятым на дождливом Гран-при Китая, в котором он немало обгонял, но терял места после разворота на изношенных покрышках. Один из таких разворотов позволил напарнику Ковалайнену обойти его, но Хэмилтон смог добиться более хорошего результата после аварии шедшего шестым Адриана Сутиля, именно на этой позиции Льюис и пришёл к финишу.
Четвёртой гонкой сезона стал Гран-при Бахрейна. После старта с пятого места Хэмилтон то откатывался назад, то прорывался вперёд, в итоге финишировал на четвёртом месте, набрав пять очков. В Испании он пришёл девятым, а в Монако, сумев показать быстрейший первый сектор, разбился в первой части квалификации и финишировал 12-м. В Турции он снова остался в первой части квалификации, в то время как напарник прошёл во вторую. В гонке Хэмилтон не прогрессировал и финишировал лишь 13-м впереди Ковалайнена, но он был самым медленным из Mclaren в течение всего уик-энда. На домашнем Гран-при Великобритании Хэмилтон не успел улучшить своё время в первой части квалификации из-за аварии Сутиля, стартовал предпоследним и финишировал лишь шестнадцатым. На Гран-при Венгрии, благодаря хорошему старту и высокой скорости, Хэмилтон одержал свою десятую победу в Формуле-1 и вторую в Венгрии. Мог Льюис выиграть и Гран-при Европы, но его команда совершила ошибку, когда механики во время пит-стопа вынесли не тот комплект резины. Хэмилтон потерял около 10 секунд и пришел на финиш вторым. На Гран-при Бельгии Льюис квалифицировался 12 и на старте оказался втянутям в аварию и сошел.
Хэмилтон повторил или перекрыл следующие рекорды в Формуле-1:
Хэмилтон также стал первым темнокожим пилотом в Формуле-1 (Хотя был Уилли Ти Риббс который тестировал болид в 1986) и стал первым темнокожим пилотом, кто смог одержать победу на трассе Индианаполис Мотор Спидвей в любой дисциплине. Также он стал третьим из самых молодых обладателей поул-позиций, и четырнадцатым пилотом, кто смог финишировать на подиуме в дебютной гонке.
Во время Гран-при Европы 2007 года на Нюрбургринге, Хэмилтон стал первым пилотом Формулы-1, чей болид был возвращён на трассу при помощи крана и продолжил участие в гонке, хотя было несколько пилотов, которые возвращались на трассу при помощи маршалов без механической помощи с опасных мест, например Михаэль Шумахер на Гран-при Европы 2003 года. После этого FIA запретила механическую помощь для возвращения болида на трассу.
Контракт Льюиса Хэмилтона с программой поддержки пилотов McLaren сделал его самым молодым пилотом, который получил гарантированное место в Формуле-1.
Исходя из того факта, что в прошлом Айртон Сенна был его кумиром, некоторые люди считали что жёлтый цвет шлема был выбран в его честь. На самом деле жёлтый цвет попросил сделать отец, чтобы сына можно было легко отличить. Хэмилтон также выбрал дополнительные синий, зелёный и красный цвета.