在2004年夏天,五月天第三次參與電影的配樂製作,替電影《五月之戀》製作音樂,吉他手石頭也特別參與電影演出。2004年11月5日推出第五張錄音室專輯《神的孩子都在跳舞》,2005年入圍第16屆金曲獎最佳樂團獎。
之後五月天舉辦為期半年,首次的世界巡迴售票演唱會「Final Home 當我們混在一起」,自2004年12月25日至2005年5月1日,在台灣、美國、中國大陸、新加坡、馬來西亞、日本進行多場演出。在演唱會結束後,推出該主題演唱會的現場記錄專輯。
在推出五張錄音室專輯後,在2005年8月推出精選輯《知足just my pride最真傑作選》。2005年11月11日,五月天於台北101的91樓觀景台舉辦「史上最接近天空演唱會」(或稱「頭頂天空演唱會」),這場演唱會在海拔390.6公尺的地方舉行,唱片公司希望能以此申請金氏世界紀錄之「世界最高的演唱會」。
2006年,五月天與滾石唱片策略長陳勇志(滾石集團策略長、作詞人陳沒)合作,以股東身份成立「相信音樂」,旗下擁有多組藝人。
五月天於2006年12月29日發行第六張錄音室專輯《為愛而生》,並於2007年1月6日至3月10日共舉行十二場「五月天 le power 天使為愛而生巡迴演唱會」。2007年舉行的「離開地球表面 Jump! The World」世界巡迴演唱會,為「Final Home」之後的大型巡迴演唱會,從香港起跑。台灣在7月20日到7月22日之間舉辦三場,同時於台灣首場當日(7月20日)發行了《離開地球表面JUMP THE WORLD! 2007 極限大碟》,其中〈私奔到月球〉與陳綺貞合唱,為第一首五月天男女對唱作品。與〈離開地球表面〉相呼應的「回到地球表面」演唱會主要於2008年舉行,在該主題演唱會台灣場(5月17日)舉辦的前一天發行了「Jump 離開地球表面 Live DVD」,特別附贈「maygazine 07」,收錄演唱會的寫真紀實。
《為愛而生》發行約兩年後的2008年10月23日,五月天發行第七張錄音室專輯《後青春期的詩》。首批出貨的CONCERT版專輯內附一張12月13日台北中山足球場「十萬人出頭天新歌飆唱會 GREEN DAY」的門票,以專輯內門票及歌詞本兌換當天入場手環,這是五月天自2000年「十萬青年站出來」後首度回到中山足球場開唱。預購開始不久後即宣告預購量破五萬張,五月天隨即宣布在隔天(12月14日)於同一地點加辦一場「再五萬人出頭天新歌飆唱會 BLUE DAY」。除了中山足球場的兩天演唱會,五月天更舉行台灣100場「真正的快樂」校園巡迴演唱會,參加方式是至將舉辦五月天校園演唱會的各級學校購買CAMPUS版專輯,由奧汀整合行銷傳播股份有限公司、星宅娛樂事業有限公司及奇奧多整合行銷股份有限公司聯合承辦本次校園巡迴演唱會。
2011年5月20日至23日,五月天在香港紅磡體育館,舉行一連兩場「Just Rock It!!! 就是」世界巡迴演唱會,其後兩度加場,總共四場。演唱會為香港限定場,以回歸基本為主題,舞台設計簡約。其中更加入unplugged 環節,大唱不少舊歌。9月16日於台灣、中国大陆與香港上映耗時一年,斥資台幣2.2億元製作的華人第一部3D演唱会電影《五月天追夢3DNA》,並發行電影原聲帶。片中大部分為演唱會內容,有3段故事穿插其中,分別在廣州、台北、上海拍攝,都是以看五月天的演唱會為主軸。電影票房包含中国大陆與香港總計約將近2億台幣。
2012年1月28至31日,「國際唱片及多媒體音樂出版市場大展」於法國坎城舉行,期間預定於1月28日至30日連續3天晚上舉辦音樂節,五月天在29日的「台灣之夜」演出。同年3月3日,五月天應財團法人台灣兒童暨家庭扶助基金會之邀,在國立台灣體育運動大學台中校址田徑場舉辦慈善售票演唱會「Just Love It!我不願讓你一個人」。同年4月29、30日,五月天在以「諾亞方舟」演唱會在北京鳥巢連開兩場,為首組登上該場地開唱的華人樂團[18]。
五月天與日本樂團flumpool,2011年因台灣活動結為好友。2013年flumpool正式於台灣出道,阿信特別為他們取了中文團名「凡人譜」。此次兩團為日本史上最高收視日劇《阿信》跨國合作電影版主題曲〈Belief~給等待春天的你〉。五月天亦藉由此次機會宣告也正式進軍日本歌壇,加入flumpool所屬的Amuse經紀公司。除此之外,9月中也正式宣布五月天於11月13日發行首張日文精選輯,除了收錄有多首中文歌曲及將2首創作翻唱日文版本,也特別收錄與flumpool合作新單曲與電視劇《步步驚情》主題曲〈步步〉。除了推出日語精選輯,五月天於2014年初在日本大阪與東京舉行2場特別Live演唱會。2013年9月27日,五月天正式進軍日本,登上日本指標性音樂節目《Music Station》。10月1、2日,擔任flumpool於日本武道館舉行的5周年演唱會神秘嘉賓。[22] 同年11月4日,五月天赴英國舉行首次歐洲世界巡迴演唱會記者會,2014年也是五月天成軍以來,首次在歐洲進行世界巡迴。同時,他們亦登上英國BBC《Impact》節目現場訪問 [23][24]。同年12月30日,五月天推出第三張精選輯(含海外)《步步自選作品輯 The Best of 1999-2013》。
11月14日,台北市跨年晚會承辦單位必應創造發布五月天擔任「臺北最High新年城-2020跨年晚會」之開場嘉賓,是他們睽違8年於台北市政府參與跨年[57][58]。
12月21-22、24-25、28-29、31日、2020年1月1、3-4日,於桃園國際棒球場連續舉行10場「Just Rock It!!!『藍|BLUE』」演唱會。後宣布於同年12月27日加開1場,總計11場。
2020年1月28日,〈我不願讓你一個人〉之音樂錄影帶於YouTube的觀看次數突破1億次。同年5月31日因遠距需要,五月天首度舉行「突然好想見到你」Mayday live in the sky線上演唱會,該直播在各大播出平台累積超過4千萬人次觀看,並登上台灣、香港、馬來西亞、新加坡YouTube發燒影片首位[59][60][61]。10月18日,〈後來的我們〉之音樂錄影帶於YouTube的觀看次數突破1億次[62]。
五月天原定於2020年12月25日起在桃園國際棒球場舉行「好好好想見到你」Mayday Fly to 2021 演唱會,後因疫情延期至2020年12月31日舉行[63],同日也於線上發布預錄的同名演唱會,表演內容與現場相同,後於2021年也在及臺南市立體育場舉行該主題演唱會。此次演唱會相信音樂及五月天提供6,000張門票,委由桃園、臺中、臺南衛生局及護理師護士公會聯合會等相關單位,邀請辛勞的醫護人員參與[64]。
2021年11月19日,相信音樂宣布五月天於2021年12月25、26、31、2022年1月1日在高雄世運主場館舉行共4場「好好好想見到你」Mayday Fly to 2022 高雄跨年版演唱會[66]。同年12月31日,相信音樂在Youtube上舉行「五月天 陪你跨年演唱會[線上特別版]MAYDAY FLY TO 2022」[67]。
相信音樂在2021年1月27日宣布五月天原定2021年2月17日起於臺中洲際棒球場舉行「好好好想見到你」Mayday Fly to 2021 演唱會,因疫情延期至2021年12月4日起舉行[68],爾後又在2021年9月30日宣布,因中華職棒復賽,冠軍賽事預計十二月開打,延至2022年1月15日起舉行,該演場會最終於2022年1月23日順利舉行。[69]。
2024年9月13日,中信兄弟宣布9月21日在台北大巨蛋舉辦的「The Last Together周思齊引退」周思齊引退賽,賽後將由五月天擔任表演嘉賓。演出當天,動員500位工作人員,在賽後短短20分鐘內完成舞台搭建以及地面燈、喇叭音響設置。接著五月天出場,演唱《OAOA》、《離開地球表面》、《乾杯》、《倔強》,在《離開地球表面》加入誠泰Cobras的應援曲,以及加入兄弟球員應援曲,還跳了一小段「炸裂舞」,在演唱《倔強》時,畫面帶到43位球芽基金會的「小周思齊」象徵與他們同台,傳承棒球精神,鎂光燈也從「小周思齊」揮棒的畫面開始,再讓大家聚焦到主角周思齊,中信兄弟與誠泰球員最後都走進場內,最後五月天默默離開舞台,把舞台留給周思齊以及歡呼聲[81]。此次舞台設計突破以往賽後演出的規格,打造全新9座陣列式LED移動舞台,並訂製100組氣壓式草地輪,可直接在人工草地上移動。在燈光規劃中,出動了600組電腦燈具包覆住整個大巨蛋場內,首次啟用大巨蛋的天棚結構,吊掛燈具、雷射,使整個場域從外到內、從上到下都能有不同的燈光雷射呈現,打造不同於以往平面式的視覺效果,另增設了150組中高低音喇叭系統,希望獻給周思齊和全場球迷最好的視聽覺饗宴。[82]