En la seva primera temporada a la Fórmula 1, Hamilton es va associar amb el doble campió del món Fernando Alonso, que s'havia unit a McLaren després de deixar Renault. Hamilton va impressionar durant la seva cursa de debut a Austràlia, superant a Alonso a la primera curva i dos cops prenent el lideratge de la cursa. Hamilton va estar per davant del seu company de l'equip durant la major part de la cursa, però l'estratègia va permetre a Alonso ocupar el segon lloc a la ronda final de parades en boxes. "L'estratègia va afavorir una mica a Fernando", va dir Dennis, poc després de la cursa. Hamilton finalment va acabar tercer, convertint-se en el primer pilot des de Jacques Villeneuve a acabar al podi en la seva cursa de debut. El triple campió del món Niki Lauda, va aclamar a Hamilton com el millor novell que havia vist mai. En les dues rondes següents a Bahrain i Barcelona, Hamilton va acabar segon darrere de Felipe Massa per prendre el lideratge en el Campionat de Pilots, convertint-se en el pilot més jove que ha liderat el Campionat del Món. Després d'acabar segon darrere d'Alonso a Mònaco, Hamilton va suggerir que se li va impedir competir amb el seu company d'equip, però la FIA va aclarir McLaren després d'una investigació. Després de la cursa, el director de l'equip McLaren, Ron Dennis, va admetre que el resultat estava predeterminat per l'equip, que a causa del risc d'un cotxe de seguretat, es va decidir sacrificar l'estratègia de Hamilton. "De fet, has de decidir per endavant quin pilot guanyarà la cursa", va dir Dennis sobre la decisió de l'equip. Hamilton va aconseguir la seva primera pole position i la primera victòria de la seva carrera en la Fórmula 1. Una setmana més tard, Hamilton va guanyar, convertint-se en el primer britànic des de John Watson el 1983.
per guanyar una cursa de Fórmula 1 als EUA.