A nyári szünet utáni első versenyen, Belgiumban, Hamilton elindult Rosbergtől, de a második körben egy ütközés miatt a hátsó gumiabroncsa szúródott, és később visszavonult a versenyből. Olaszországban és Szingapúrban a pole-pooltól nyert Hamilton vezetett a pilóták bajnokságában. Ezt Hamilton Japánban, Oroszországban és az Egyesült Államokban követte, hogy karrierje során először öt egymást követő győzelmet érjen el. A szezon utolsó versenyén Abu Dhabiban
, a csapatok és a pilóták a Forma-1 történetében először kétszer annyi pontot szereztek, mint amennyit a verseny befejező pozícióiért kaptak. Hamilton tökéletesen indult, megelőzte Rosberget az első kanyar előtt, és vezetett, mielőtt megnyerte a második világbajnoki címét. Rosberg végül a tizennegyedik helyen végzett, mivel az ERS rendszerével kapcsolatos problémák jelentősen csökkentették a tempóját. Annak ellenére, hogy a rádióban azt tanácsolta, hogy vonuljon vissza az autóból, Rosberg azt mondta, hogy a végéig szeretne menni, és befejezni a versenyt, amit végül meg is tett. Egy érzelmes Hamilton azt mondta a csapat rádiójánál, miután átlépte a vonalat, "Ez életem legszebb napja". A dobogó ünnepség előtt Rosberg belépett a hűtőszobába, hogy gratuláljon Hamiltonnak a cím megnyeréséért. Hamilton később tisztelgett Rosbergnek a vereségben tanúsított kegyelemért. Hamilton 384 ponttal fejezte be a szezont, 11 győzelmet és 7 pole pozíciót szerzett.