V roce 1959 získal Cooper poprvé 2,5-litrové motory a Brabham využil extra sílu k dobrému využití tím, že vyhrál svůj první závod mistrovství světa na Grand Prix v Monaku po tom, co Ferrari Jeana Behry a Cooper Stirlinga Mosse selhaly. Další pódium následovalo vítězstvím v Grand Prix Británie
v Aintree poté, co Brabham zachoval své pneumatiky až do konce závodu, což mu umožnilo dokončit před Mossem, který musel do boxů vyměnit opotřebované pneumatiky. To mu dalo 13 bodů vedení v šampionátu, když mu zbývaly čtyři závody. Na Velké ceně Portugalska v Monsanto Parku Brabham pronásledoval vůdce závodu Mosse, když se k němu přiblížil backmarker a spustil Cooper do vzduchu. Vzduchový vůz narazil do telegrafního sloupu a vyhodil Brabhama na trať, kde se úzce vyhnul tomu, aby byl zasažen jedním ze svých spoluhráčů, ale unikl bez vážného zranění. S dvěma vítězstvími každý, Brabham, Moss a Ferrari Tony Brooks byli všichni schopni vyhrát šampionát v závěrečném závodě sezóny, Velké ceně Spojených států v Sebringu. Brabham byl mezi těmi, kteří do jedné hodiny ráno před závodem pracovali na autech týmu Cooperů. Druhý den, poté, co se pohyboval za Mossem, který brzy odešel s rozbitou převodovkou, vedl téměř do konce závodu, než mu došel benzín na posledním kole. Opět tlačil vůz na cílovou čáru, aby se umístil na čtvrtém místě, i když to nebylo nutné, protože jeho další soupeř na titul, Brooks, skončil pouze třetí. Jeho šampionátový rozdíl nad Brooksem byl čtyři body. Podle Geralda Donaldsona "někteří si mysleli, že [jeho titul] je spíše důsledkem tajnosti než zručnosti, což je názor, který je alespoň částečně založen na Brabhamově tiché přítomnosti".