في السباق الأول بعد العطلة الصيفية في بلجيكا، أخذ هاميلتون القيادة من روزبرج في البداية لكن اصطدام بينهم في الجولة الثانية ثقب إطار خلفي وتقاعد في وقت لاحق من السباق. فوز من المركز الأول في إيطاليا وسنغافورة رأى هاميلتون يأخذ الصدارة في بطولة السائقين. اتبع هيملتون هذا بالانتصارات في اليابان، روسيا
والولايات المتحدة لتحقيق خمسة انتصارات متتالية لأول مرة في حياته المهنية. في السباق الأخير من الموسم في أبوظبي، سجلت الفرق والسائقين ضعف عدد النقاط الممنوحة لمراكز النهاية للسباق لأول مرة في تاريخ الفورمولا واحد. كان هاميلتون له بداية مثالية ، ومرر روزبرج قبل المنعطف الأول ليتولى القيادة قبل أن يذهب للفوز لضمان لقب بطولة العالم الثاني. انتهى روزبرج في النهاية في المركز الرابع عشر ، حيث أن مشاكل في نظام ERS في سيارته خفضت سرعته بشكل كبير. على الرغم من نصيحة على الراديو للتقاعد عن السيارة ، قال روزبرغ إنه يرغب في الذهاب إلى النهاية وإنهاء السباق ، والذي فعله في النهاية. قال هاميلتون عاطفي على راديو فريقه بعد عبور الخط، "هذا أعظم يوم في حياتي". قبل حفل المنصة، دخل روزبرج غرفة التبريد لتهنئة هاميلتون على الفوز باللقب. هاميلتون لاحقاً قدّم تكريماً لروزبرج على كرمه في الهزيمة. انتهى هاميلتون الموسم ب 384 نقطة، بتسجيل 11 فوز وسبعة مناصب.