Eftir að hafa skrifað undir samning við Mercedes sem stóð til ársins 2020 var staðfest að Hamilton myndi verja titilinn sinn árið 2020. Hamilton leiddi keppnislistann yfir ökumennina í meirihluta tímabilsins, og varði sig undan titilskemmdum frá liðsfélaga Bottas, Red Bull Verstappen með Honda og Leclerc frá Ferrari sem var nýlega kynntur, til að vinna sjötta keppnismeistaratitil sinn á Grand Prix Bandaríkjanna 2019 þegar tveir keppnir voru eftir. Eftir ađ hafa skorađ sitt sjötta Grand Slam í síðasta keppni tímabilsins
Hamilton endaði tímabilið með 11 sigra (sem jafnaði sigri hans árin 2014 og 2018) og 17 pallborð (sem jafnaði sigri allra tíma í fjórða sinn) auk þess að ná 5 pole stöðum. Samtals 413 stig fyrir tímabilið var nýtt met allra tíma, þar sem Bretinn endaði 87 stigum á undan Bottas sem var í öðru sæti.