O sete vezes campeão do mundo Hamilton durou 15 voltas em Albert Park antes de parar com uma falha na unidade de potência, enquanto Russell derrapou na gravilha na curva 6 antes de bater numa barreira na última volta da corrida.
Foi o primeiro duplo DNF para a Mercedes desde que Hamilton e Valtteri Bottas se retiraram com problemas técnicos no Grande Prémio da Áustria de 2018.
Com zero pontos conquistados numa corrida ganha por Carlos Sainz, da Ferrari, a Mercedes caiu para o quinto lugar no campeonato de construtores, atrás dos líderes Red Bull, Ferrari, McLaren e Aston Martin.
"Difícil de aceitar, super difícil. Estaria a mentir se pudesse dizer que me sinto positivo e otimista em relação à situação, mas é preciso ultrapassar os pensamentos negativos e dizer: 'vamos dar a volta a isto'. Mas hoje a sensação é muito, muito brutal", admitiu o chefe da equipa, Toto Wolff, aos jornalistas.
Hamilton, que ganhou seis dos seus títulos mundiais com a Mercedes, vai juntar-se à Ferrari em 2025 e pode estar a contar os dias até à sua saída. Com apenas oito pontos nas três primeiras corridas, o britânico nunca teve um pior início de temporada na F1.
O revés de Hamilton no domingo aconteceu um dia depois de se ter qualificado em 11.º lugar, o seu pior resultado em Albert Park desde 2010.
Fez o seu melhor para colocar uma fachada corajosa, dizendo que as coisas poderiam ser piores, mas admitiu que as dificuldades do carro W15 da Mercedes são duras para o espírito.
"Penso que para todos na equipa, quando há tanto trabalho durante o inverno para toda a gente, chegamos entusiasmados, motivados e determinados, e depois temos a mentalidade de que vamos lutar pelas vitórias", acrescentou.
"E obviamente agora não é esse o caso. E depois pensamos: 'OK, talvez dê para ficar em segundo, terceiro'. Não, não é o caso, e depois descemos ainda mais. E acabamos por nos deixar levar. É um desafio".
Os carros da Mercedes tiveram problemas ao longo de todo o fim de semana, em termos de controlo, saltos e curvas a altas velocidades.
Wolff afirmou que os problemas de desempenho continuam a ser confusos para a equipa.
"Temos de ir muito a fundo", acrescentou.