Huolimatta moottorin ja alustan aika väliaikaisesta luonteesta - maailmanmestaruuden debyyttinsä aikana vuonna 1964 Monaco Grand Prixissa BRM P261:llä oli paras startti. Vaikka Hill ja hänen tiimikaverinsa Richie Ginther onnistuivat vain kolmannella ja kahdeksannella sijalla, Kilpailussa Hill asetti nopeimman kierroksen, ja kaksi P261:tä päättivät ensimmäisen ja toisen. Se oli ensimmäinen viidestä Hillin voitosta. Hill jatkoi menestystään kauden alkupuoliskolla ja otti kolme peräkkäistä toista sijaa Ranskassa, Britanniassa,
ja Saksassa. Ironista kyllä auton luotettavuus alkoi heikentyä, kun Italiassa otettiin käyttöön moottori, jonka pakokaasupäästö oli korkea. Monza Hillissä hän oli ensimmäisellä rivillä, - mutta kun hän odotti lipun pudotusta, - hänen kytkimensä avattiin, - ja hänen autonsa pysyi paikoillaan, kun kenttä kulki ohi. Hill voitti Yhdysvalloissa, mutta jäi pisteistä pois kauden lopussa Meksikossa törmäyksen jälkeen Bandinin kanssa. Gintherin ansiosta BRM pääsi toiseksi valmistajien mestaruudessa ja Hill toiseksi kuljettajien mestaruudessa.