Su compañero en Mercedes, el alemán Nico Rosberg, fue tercero después de que un problema en sus frenos permitiera al Ferrari del finlandés Kimi Raikkonen adelantarlo en la penúltima vuelta y terminar segundo en una carrera en la que saltaron chispas.
El finlandés Valtteri Bottas fue cuarto con su Williams, mientras que Sebastian Vettel terminó quinto pese a haber sido casi la única amenaza de Hamilton en el circuito de Sakhir. El alemán de Ferrari, que por momentos rodó muy cerca del Mercedes del británico, tuvo que cambiar el alerón cuando iba tercero a pocas vueltas para el final.
Hamilton, actual campeón del mundo, amplió su ventaja al frente de la tabla y ya cuenta con 93 puntos de 100 posibles después de tres triunfos y un segundo puesto en las primeras cuatro carreras del año. Rosberg (66) subió al segundo lugar, mientras que Vettel (65) cayó al tercero. Raikkonen es cuarto con 42.
"Ferrari hizo una buena carrera y tendremos que seguir empujando como equipo", dijo Hamilton, que logró su victoria número 36.
El jefe de deportes de motor de Mercedes, Toto Wolff, confirmó que fallaron los frenos de ambos bólidos en las últimas vueltas. Sin embargo, Hamilton restó importancia al asunto.
"Los frenos se han calentado bastante y en cuanto te pones detrás de alguien no tienes aire. Pero no ha sido un problema", señaló el doble campeón del mundo.
Dominador del Gran Premio desde la primera curva, Hamilton asistió por el retrovisor a una intensa lucha entre Rosberg y los dos Ferrari entre los focos de la noche de Bahréin.
"Ha estado bien, adelantar a los coches rojos me encanta, lo he disfrutado mucho", señaló aún en el podio Rosberg, el hombre más agresivo en Bahréin. "Perdí los frenos a dos vueltas del final y por eso me adelantó Kimi. Fue una decepción", añadió el alemán.
Raikkonen, como de costumbre, se mostró menos eufórico que los pilotos de Mercedes pese a que no subía al podio desde el 6 de octubre de 2013. "Obviamente uno no se está del todo feliz cuando termina segundo, pero estoy contento de este resultado, de poder remontar, podemos estar contentos", explicó el finlandés.
"El ambiente es muy bueno y estamos en la buena dirección. Las cosas están mejorando y como equipo vamos a llegar donde queremos. Vamos a estar luchando por victorias", agregó.
Rosberg, que perdió una posición con Raikkonen en la salida, adelantó varias veces a los Ferrari en la pista y perdió la posición en cada una de sus entradas a boxes para cambiar neumáticos.
Cuando luchaba con Vettel por la segunda posición, el cuatro veces campeón del mundo se salió de la pista y se vio obligado a cambiar su alerón delantero, lo que arruinó sus posibilidades de podio.
El australiano Daniel Ricciardo fue sexto con su Red Bull, seguido del Lotus del francés Romain Grosjean y del Force India del mexicano Sergio Pérez, que sumó cuatro puntos.
El ruso Daniil Kvyat (Red Bull) terminó noveno, justo por delante del Williams de brasileño Felipe Massa, que tuvo que salir desde el pitlane por un problema en la vuelta de calentamiento.
El español Fernando Alonso se quedó muy cerca de conseguir sus primeros puntos desde que regresó a McLaren al acabar undécimo. Su compañero de equipo, el británico Jenson Button, ni tomó la salida por problemas con el sistema de recuperación de energía del auto.
La Fórmula 1 descansará ahora hasta el fin de semana del 10 de mayo, cuando comenzará la gira europea con el Gran Premio de España.