Vaikka moottorin ja alustan kokoonpano oli melko väliaikaista, se teki maailmanmestaruuden debyyttinsä vuoden 1964 Monaco Grand Prix -kilpailussa
BRM P261 sai parhaan startin. Vaikka Hill ja hänen tiimikaverinsa Richie Ginther onnistuivat vain kolmannella ja kahdeksannella sijalla, Kilpailussa Hill asetti nopeimman kierroksen, ja kaksi P261:tä pääsivät ensimmäiseksi ja toiseksi. Se oli ensimmäinen viidestä Hillin voitosta. Hill jatkoi suoritustaan hyvin koko kauden ensimmäisen puoliskon ajan ja otti kolme peräkkäistä toista sijaa Ranskassa, Britanniassa ja Saksassa. Ironista kyllä auton luotettavuus alkoi heikentyä, kun Italiassa otettiin käyttöön moottori, jonka pakokaasupäästö oli korkea. Monza Hillissä hän oli ensimmäisellä rivillä, - mutta kun hän odotti lipun pudotusta, - hänen kytkimensä avattiin, - ja hänen autonsa pysyi paikoillaan, kun kenttä kulki ohi. Hill voitti Yhdysvalloissa, mutta jäi pisteistä pois kauden lopussa Meksikossa törmäyksen jälkeen Bandinin kanssa. Gintherin ansiosta BRM pääsi toiseksi valmistajien mestaruudessa ja Hill toiseksi kuljettajien mestaruudessa.