2007-ben már a McLaren friss párosának tagja volt a kétszeres világbajnok mellett. Hamilton elképesztő eredményeket hozott: már az első futamon megelőzte csapattársát – végül azonban mögötte, a 3. helyen végzett -, és első kilenc versenyén végig dobogóra állt. Első futamgyőzelmét mindössze 6. Forma-1-es versenyén szerezte, amelyet az év folyamán még három további követett.
Újonc létére az utolsó versenyig küzdelemben volt a világbajnoki címért, amiről egyetlen ponttal maradt le, feltehetően vezetői hiba miatt. Csapattársával, Fernando Alonsóval a nyolcvanas évek Senna-Prost-háborújára emlékeztető kapcsolatot alakított ki, kifogyhatatlan témát szolgáltatva a sajtónak, a szurkolóknak.
2008-at győzelemmel kezdte Hamilton, azonban az idény közben többször is hibázott – tegyük hozzá, néha viszont egyszerűen megállíthatatlan volt -, agresszív vezetési stílusával pedig a versenyzőtársak ellenszenvét is kivívta időnként. Ennek ellenére az utolsó futamig versenyben maradt a címért, és bár nagyon „kicentizte”, a Brazil Nagydíjon végül megnyerte a bajnokságot – ezzel a sport történetének akkori legfiatalabb győztese lett belőle.
A pocsékul sikerült 2009-es McLaren miatt Hamilton nagyon gyorsan lemondhatott a címvédésről, ráadásul ügyetlen hazudozás miatt komoly botrányba is keverte magát az idény elején. Míg hazai versenyén, a Brit Nagydíjon a mezőny végében szenvedett csak, az idény közepére magára talált a McLaren, így az angol a Magyar Nagydíjon már győzni tudott, ismételt Szingapúrban is, valamint három további dobogót gyűjtött.
Állítása szerint a nehéz évben sokat tanult, érettebb versenyzőként vágott neki 2010-nek. A válság ebből az esztendőből sem hiányzott, menedzserként szakított édesapjával, ez pedig saját bevallása szerint befolyásolta teljesítményét. Így is harcban volt a vb-címért, három futamot nyert, 2011. mégsem az újabb diadalmenetéről maradt emlékezetes. Csapattársával, Jenson Buttonnal sem tudta tartani a lépést, egész évben zavartan versenyzett, megdöbbentően sok hibát vétett. Hamilton azt ígéri, 2012-ben ismét a régi lesz.
