Esimesel võistlusel pärast suvepuhkust Belgias võttis Hamilton Rosbergi eest alguses, kuid nende vaheline kokkupõrge teisel ringil lõhkus ta tagarehv ja ta hiljem võistlusest loobus. Võidud Itaalias ja Singapuris tõid Hamiltoni juhtima sõitjate meistrivõistlust. Hamiltonil järgnesid võidukad Jaapanis, Venemaal,
ja Ameerika Ühendriigid, et saavutada viis järjestikust võitu esimest korda oma karjääris. Abu Dhabis toimunud hooaja viimases võistlusel võitsid meeskonnad ja sõitjad esimest korda Formula 1 ajaloos kaks korda rohkem punkte, kui võistluse lõpppositsioonidel. Hamiltonil oli ideaalne algus, ta möödus Rosbergi enne 1. pööret ja võttis juhtpositsiooni. Seejärel võitis ta oma teise maailmameistrivõistluse tiitli. Rosberg lõpetas neljateistkümnendana, kuna ERS-süsteemiga seotud probleemid vähendasid tema kiirust oluliselt. Vaatamata raadio kaudu antud nõuandele auto pensionile jätta, ütles Rosberg, et ta sooviks minna lõpuni ja võistlust lõpetada, mida ta lõpuks tegi. Emotsionaalne Hamilton ütles oma meeskonna raadios pärast piiri ületamist: "See on mu elu parim päev". Enne võistluspodiumi tseremooniat sisenes Rosberg külmutusruumi, et õnnitleda Hamiltoni tiitli võitmisega. Hiljem tasus Hamilton Rosbergile austust tema lahkuse eest. Hamilton lõpetas hooaja 384 punktiga, registreerides 11 võitu ja 7 pole positsiooni.