Hamilton, de șapte ori campion mondial, a rezistat 15 tururi pe Albert Park înainte de a se opri din cauza unei defecțiuni la unitatea de propulsie, în timp ce Russell a derapat pe pietriș în virajul șase înainte de a se izbi de o barieră la finalul cursei.
A fost primul dublu DNF pentru Mercedes de când Hamilton și Valtteri Bottas s-au retras cu probleme tehnice la Marele Premiu al Austriei din 2018.
Cu zero puncte luate într-o cursă câștigată de Carlos Sainz de la Ferrari, Mercedes a căzut acum pe locul cinci în campionatul constructorilor, în spatele liderilor Red Bull, Ferrari, McLaren și Aston Martin.
"Greu de aceptat, super greu", a declarat reporterilor un Toto Wolff, evident abătut.
"Și aș minți dacă aș putea spune că sunt optimist, dar trebuie doar să depășim gândurile negative și să ne spunem că "vom întoarce situația".
"Dar astăzi a fost foarte, foarte brutal".
Hamilton, care a câștigat șase dintre titlurile sale mondiale cu Mercedes, se va alătura echipei Ferrari în 2025 și ar putea număra zilele până la plecarea sa.
Cu doar opt puncte din primele trei curse, britanicul nu a avut niciodată un început mai prost de sezon de Formula 1.
Eșecul lui Hamilton de duminică a venit la o zi după ce s-a calificat pe locul 11, cea mai slabă clasare a sa la Albert Park din 2010 încoace.
El a făcut tot posibilul să afișeze o mină optimistă, spunând că lucrurile ar putea fi mai rele, dar a recunoscut că dificultățile mașinii W15 a Mercedes au fost dure pentru moral.
"Cred că pentru toată lumea din echipă, când se lucrează atât de mult pe parcursul iernii pentru toată lumea, vii entuziasmat și motivat și pleci cu mentalitatea că te vei lupta pentru victorii", a adăugat el.
"Și apoi, evident, nu este cazul. Și atunci îți spui: 'OK, poate al doilea, al treilea'. Nu, nu este cazul, și se întâmplă în cascadă un pic mai jos. Este o provocare".
Mașinile Mercedes au avut momente teribile pe parcursul weekend-ului, cu probleme de manevrabilitate, vibrații și probleme în virajele de mare viteză.
Wolff a declarat că problemele de performanță sunt încă mistificatoare pentru echipă.
"Trebuie să săpăm cu adevărat adânc", a adăugat șeful echipei Mercedes.