ב-19 במרץ 2002 הלהקה אושרה כאחת המשתתפות בפסטיבל המוזיקה אוזפסט, אף על פי שעוד לא היה לה שם רשמי או תאריך הוצאה לאלבום. מספר ימים לאחר מכן, דווח כי הלהקה התפרקה, עוד בטרם ניגנו בפני קהל. הסוכן של קורנל אישר שהסולן עזב את הלהקה, ללא הסבר. שמועה טענה כי קורנל חלק על פעולתם של שני הסוכנים המעורבים בפרויקט (האחד לקורנל והשני לרייג' אגיינסט דה מאשין). למרות זאת, לפי הלהקה, הריב בין הסוכנים הוא זה שעורר את הדיבורים על פירוק הלהקה. כשישה חודשים לאחר תום עבודת הליטוש של האלבום הראשון, אוחדה הלהקה ובמקביל העסיקה סוכנים חדשים. בנוסף, חברות התקליטים של חברי הלהקה, Epic ו-Interscope, הגיעו להסכם ביניהן בנוגע להוצאת אלבומי הלהקה.
הלהקה חשפה את שמה הרשמי ופתחה את אתר האינטרנט שלה בספטמבר 2002. הסינגל הראשון, Cochise, הועלה לאתר בסוף אותו החודש ושודר ברדיו לראשונה בתחילת אוקטובר. המבקרים שיבחו את סגנון שירתו של קורנל, וציינו לטובה את השינוי מסגנון הראפ של דה לא רוחה.
Audioslave.
האלבום הראשון, שנקרא בפשטות "אודיוסלייב", יצא ב-19 בנובמבר 2002. הוא דורג בתחילה במקום ה-7 במצעד הבילבורד האמריקאי, ומכירותיו הגיעו ל-162,000 עותקים כבר בשבוע הראשון להוצאתו. אלבום זה הוא המצליח ביותר של להקה, זכה למעמד של אלבום פלטינה משולש ומכירותיו עד ל-2007 היו מעל 3 מיליון עותקים בארצות הברית בלבד. על אף הצלחתו המסחרית, קיבל האלבום מספר ביקורות פחות אוהדות: חלקן טענו כי האלבום היה חסר השראה וצפוי, אחרות טענו כי מילות השירים היו ג'יבריש מוחלט. ביקורות אחרות שיבחו והיללו את האלבום: בעיקר את ביצועיו הקוליים של קורנל וכן ציינו כי מבחינת ההשפעה המוזיקלית של רוק משנות השבעים, הלהקה מתקרבת לאיכויות של לד זפלין ובלאק סבאת' שאת סגנונן עדכנו והתאימו לרוק המודרני העכשווי.
ההופעה הראשונה של אודיוסלייב בפני קהל הייתה ב-25 בנובמבר 2002, כשהופיעו על גג בניין בברודוויי שבניו יורק, בתוכנית הטלוויזיה של דייוויד לטרמן. אודיוסלייב הייתה הלהקה הראשונה שהופיעה בתוכניתו. באותה שנה, ב-7 בדצמבר, ביצעה הלהקה את הופעתה הראשונה בתשלום, שבסיומה הביע קורנל את אהבתו לחברי הלהקה על אף היחס המזלזל שהעניק להם בחודשים שלפני כן.
באותה תקופה עבר קורנל תהליך גמילה מסמים. קורנל אמר כי עבר "משבר אישי איום" בזמן הקלטת האלבום הראשון, שבגללו נאלץ להתחיל בתהליך גמילה שארך חודשיים וגרם לגירושיו מאשתו. כמו כן, הודה לחברי הלהקה על עזרתם בהתמודדות עם המשבר.
הסינגל השני מהאלבום, "Like a Stone", יצא בתחילת 2003 והיה לשיר המצליח ביותר מתוך האלבום, ונכון ל-2014, אף המצליח ביותר של הלהקה. וידאו קליפ שצילמו לשיר שלישי מהאלבום, "Show Me How to Live", הוחרם על ידי MTV משום שהציג את חברי הלהקה במרדף מכוניות במהלכו התנגשו במכוניות משטרה והסיטו אחרות מהכביש. הלהקה יצאה למסע הופעות עולמי ב-2003, שחלקים ממנו הופיעו ב-DVD שהוציאה הלהקה. האלבום הראשון היה מועמד לשני פרסי גראמי בשנת 2004, אך לא זכה באף אחד מהם.
Out of Exile.
שנת 2004 הוקדשה למנוחה מהופעות ועבודה על האלבום הבא. בזמן הזה עבד מורלו על מיזם הסולו שלו, The Nightwatchman, וכן לקח חלק בפעילויות פוליטיות.
העבודה על האלבום החדש החלה בשנת 2003. מלבד כתיבת שירים חדשים, השתמשה הלהקה בשירים שלא הוכנסו לאלבום הראשון; לפי מורלו, היה להם כמעט אלבום שלם מוכן. "Be Yourself", סינגל שיצא מתוך האלבום שעדיין לא קיבל שם, היה מוקד לביקורות חריפות. נטען כי השיר היה "צולע" והליריקה הייתה "חסרת טעם וכיוון". אף על פי כן, הסינגל הגיע למקום הראשון במצעד הבילבורד.
באפריל 2005 יצאה הלהקה לסיבוב הופעות שנמשך כחודש. בשונה ממסעי ההופעות הקודמים, במסע זה נמנעו לחלוטין מלנגן שירים של להקותיהם הקודמות כדי לא להשתמש בהם כתמריץ למכירות, שכן היעד היה ביסוס הלהקה כעצמאית.
הסינגל השני, Your Time Has Come, קודם בעזרת מסע יחצי ציבור ייחודי, שנמשך שבוע ועירב מאזיני רדיו מכל העולם. תחנות רדיו פרסמו באתריהן קישור להורדת השיר במשך זמן מוגבל; רק לאחר שנמנו מיליון לחיצות על הקישור, השיר הפך זמין להורדה על ידי אותם מיליון הגולשים.
ב-6 במאי 2005 ערכה אודיוסלייב מופע פתוח בהוואנה שבקובה, בפני קהל של כ-50,000 אנשים. האצטדיון, José Martí Anti-Imperialist Tribunal, נבנה חמש שנים לפני כן להפגנות גדולות כנגד הממשל האמריקני. אודיוסלייב הייתה הלהקה האמריקנית הראשונה שערכה מופע כזה בקובה הקומוניסטית. חברי הלהקה התעקשו כי המסע לקובה לא היה הצהרה פוליטית, אלא חלק מחילוף תרבותי-מוזיקלי. קורנל העיד: "אני מקווה כי המופע הזה ייפתח את המחסומים המוזיקליים בין שתי המדינות הללו." במהלך הביקור במדינה אף סיירו באתרים היסטוריים ונפגשו עם מוזיקאים קובנים. בשל ההגבלות על מעבר אזרחים אמריקניים לקובה, קבלת האישור ארכה זמן רב מהצפוי והלהקה נאלצה לבטל מספר הופעות אחרות. המופע בקובה היה הארוך ביותר שאודיוסלייב נתנה אי פעם, כשניגנה 26 שירים.
Out of Exile, אלבומם השני, יצא ב-23 במאי 2005 ברחבי העולם, ויום לאחר מכן בארצות הברית. עם יציאתו התברג היישר למקום הראשון במצעד הבילבורד, ובכך היה האלבום היחיד של אודיוסלייב שהגיע למעמד הזה. בשבוע שלאחר מכן ירד למקום השלישי, בנוסף לירידה של 62 אחוזים במכירות, ולמרות זאת הגיע למעמד של אלבום פלטינה. אלבום זה היה מגוון יותר מקודמו והכיל פחות ריפים כבדים בגיטרות וכן נשמע פחות כשילוב בין שתי הלהקות, סאונדגארדן ורייג' אגיינסט דה מאשין, ויותר כלהקה מגובשת ומאוחדת. בראיונות מאוחרים יותר סיפר קורנל כי כתב את השירים האישיים ביותר שלו לאלבום, וכי היה מושפע מהשינויים החיוביים בחייו מאז 2002.
האלבום זכה לביקורות טובות יותר מאשר האלבום הראשון; המבקרים ציינו כי קולו של קורנל היה חזק יותר, ככל הנראה כתוצאה מהגמילה מאלכוהול וסיגריות, וכי Out of Exile הוא "אלבום של להקה מגובשת יותר".
All Music Guide, אתר נתונים בנושא מוזיקה, שביקורותיו הקודמות על הלהקה היו פושרות, שיבח את האלבום על היותו "חזק ובלתי נשכח". אף על פי כן, היו תלונות לגבי הליריקה. נטען כי הליריקה של קורנל "ממשיכה להיות על גבול המגוחכת". כמו כן נמתחה ביקורת על הגישה האיטית והעדינה יותר של האלבום.
לאחר יציאת האלבום, הלהקה ערכה סיבוב הופעות באירופה והופיעה בקונצרט הצדקה לייב 8 בברלין ב-2 ביולי 2005. וידאו קליפ של הסינגל השלישי מהאלבום, "Doesn't Remind Me", הועלה לאינטרנט בספטמבר 2005 והיה למועמדות השלישית של הלהקה לפרס גראמי (בקטגוריה "ביצוע ההארד רוק הטוב ביותר"), אך גם הפעם הלהקה לא זכתה בפרס. ה-DVD השני של הלהקה, Live in Cuba, שצולם בהופעה בהוואנה, יצא ב-11 באוקטובר 2005. ה-DVD הגיע למעמד של אלבום פלטינה תוך פחות מחודשיים.
סוף הדרך – Revelations.
אודיוסלייב החלה את עבודת ההקלטה על האלבום הבא, וקורנל אף הצהיר את רצונו שהלהקה תוציא אלבום כמדי שנה או שנה וחצי. בתום מסע ההופעות האירופי של הלהקה ביולי 2005, שבה הלהקה לאולפן על מנת לכתוב שירים חדשים. ההקלטות עצמן החלו בינואר 2006. אודיוסלייב בחרה בברנדן אובריין, שעבד עמה על "Out of Exile", כמפיק האלבום.
אודיוסלייב כתבה 20 שירים, שמתוכם הוקלטו כ-16 במשך שלושה שבועות. למרות התכנון להוציא את האלבום ביוני, נדחתה הוצאתו נדחתה לספטמבר, והלהקה ביטלה מסע הופעות מתוכנן באירופה במטרה להתמקד בקידום האלבום. הסינגל הראשון מהאלבום, "Original Fire", היה זמין להזרמה באתרה הרשמי של הלהקה בתחילת יולי.
בחודש ההוא מקורבים אמרו שלאחר צאת האלבום השלישי, יעזוב קורנל את הלהקה ויפנה לקריירת סולו. קורנל הכחיש את השמועות, ובמקביל הביע את כוונתיו להקליט אלבום סולו שני בקריירה שלו לפני סוף אוגוסט.
"Revelations", האלבום החדש של הלהקה, קודם במסע שיווק מיוחד באוגוסט. אי אוטופי בדיוני שנקרא "מדינת אודיוסלייב" הוצג בתוכנה Google Earth באוקיינוס השקט. האי, למעשה, היה הקונספט האמנותי של האלבום. מספר שירים מהאלבום הופיעו בפסקול של סרטי קולנע, כגון מיאמי וייס, או משחקי וידאו, כגון Madden NFL 07. "Revelations" יצא ב-5 בספטמבר 2006, ובשבוע הראשון לצאתו הגיע למקום השני ברשימת בילבורד 200 בזכות מכירת כ-142,000 עותקים. היה זה האלבום בעל ההצלחה המועטה ביותר במכירות – קצב מכירת עותקיו ירד מהר יותר מזה של "Out of Exile": המכירות ירדו בכ-65 אחוזים בשבוע השני לצאתו, והוא הגיע למעמד זהב כחודש לאחר מכן. באלבום ניכרו השפעות מפאנק (Funk), מוזיקת נשמה ורית'ם אנד בלוז, שלא היו נוכחות בשירי הלהקה לפני כן. מורלו התייחס לסגנון החדש בתור שילוב בין לד זפלין ללהקת רית'ם אנד בלוז. בנוסף, בחלק משירי הלהקה הובעה, באופן גלוי, עמדה פוליטית ליברלית, שלא הייתה קיימת בשיריה הקודמים של אודיוסלייב.
האלבום התקבל בביקורות באופן דומה לאלבום הקודם, Out of Exile, ורוב המבקרים שיבחו את היושרה בשירי האלבום. ההשפעות מהפאנק וממוזיקת הנשמה התקבלו באהדה: כפי שנטען באתר Allmusic, היה זה האלבום "הצבעוני, המגוון והעקבי ביותר של הלהקה עד כה". אף על פי כן, רבים ראו באלבום נדוש, וטענו כי האלבום היה דומה מדי לקודמו.