Han vant foran Ferrari-føreren Kimi Räikkönen og australske Mark Webber.
Hamilton tok ledelsen etter at Fernando Alonso, somm hadde beste startspor, måtte bryte etter 17. runder.
Det var Hamiltons første seier på 11 forsøk.
Oppmuntring for Ferrari
Kimi Räikkönen kjørte inn til sin beste plassering for året med 2. plassen.
Dermed fikk Ferrari-laget en liten oppmuntring midt i dramatikken rundt Felipe Massa som kjemper for livet etter ulykken i lørdagens kvalifisering.
Les:
Spørsmål om sikkerheten
Alonso måtte bryte etter at bilen hans mistet et hjul i fart.
Det skjedde en uke etter at Henry Surtees, sønn av tidligere formel 1-fører John, omkom i et F2-løp sist søndag.
Surtees ble truffet av hjulet til en annen bil, som førte til at han mistet bevisstheten og kjørte inn i en vegg i høy hastighet.
Med Massas ulykke lørdag og Alonsos mistede hjul under selve racet skal det internasjonale bilsportforbundet nå granske sikkerheten i formel 1.
Formsvikten fortsetter
VM-leder Jenson Button ble bare nummer sju.
Etter seks seire på sesongens sju første formel-løp har Button slitt i de tre siste løpene.
Han er nå bare 18,5 poeng foran Webber i sammendraget.