Efter at have underskrevet en kontrakt med Mercedes, der varede indtil 2020, blev det bekræftet, at Hamilton ville forsvare sin titel i 2020. Hamilton ledte kørernes placering for størstedelen af sæsonen, idet han afværgede titlen fra holdkammeraten Bottas, den Honda-drevne Red Bull af Verstappen og Ferraris nyligt forfremmet Leclerc, for at få sin sjette kørekrone ved 2019 United States Grand Prix med to løb tilbage. Efter at have scoret sit sjette karriere grand slam i
i sæsonens sidste løb, sluttede Hamilton sæsonen med 11 sejre (der matchede hans tidligere bedste i 2014 og 2018) og 17 podier (der matchede all-time-rekorden for fjerde gang), samt opnåede 5 pole positioner. Hans samlede 413 point for sæsonen var en ny all-time rekord, hvor briteren sluttede 87 point foran den andenplacerede Bottas.