Ko je podpisal pogodbo z Mercedesom, ki je trajala do leta 2020, je bilo potrjeno, da bo Hamilton branil svoj naslov leta 2020. Hamilton je večino sezone vodil dirkaško lestvico, odbijajoč se izzivov za naslov od moškega moštva Bottasa, Red Bull Verstappena z motorjem Honda in Ferrarijevega nedavno napredovalnega Leclerca, da bi na Veliki nagradi Združenih držav Amerike 2019 osvojil svojo šesto dirkaško krono, medtem ko sta še dve dirki. Po zadetku šestega Grand Slama v karieri v zadnji dirki sezone
Hamilton je sezono končal z 11 zmagami (ki so se ujemale z njegovimi prejšnjimi najboljšimi v letih 2014 in 2018) in 17 podijov (ki so se ujemali s rekordom vseh časov za četrtič), kot tudi z 5 pole pozicijami. Njegove 413 točk v sezoni je bil nov rekord vseh časov, Britanec je končal 87 točk pred Bottasom, ki je bil na drugem mestu.