Guetta's vierde studioalbum "One Love" verscheen in augustus 2009. De eerste single "When Love Takes Over" met Kelly Rowland werd nummer 1 in de UK Singles Chart en hetzelfde gebeurde in meerdere landen, waardoor er in totaal zo'n 5,5 miljoen exemplaren van zijn verkocht. De tweede single is "Sexy Bitch" met Akon en dit nummer bereikte ook de nummer 1-positie in het Verenigd Koninkrijk. Daarna kwamen de singles "One Love" ft. Estelle, "Memories" ft. Kid Cudi en "Getting Over You" ft. Chris Willis, Fergie en LMFAO. In 2011 waren van het album meer dan 3 miljoen exemplaren verkocht. Het album werd bovendien genomineerd als "Best Electronic Dance Album" bij de 52e editie van de Grammy Awards. Het lied "When Love Takes Over" ontving bij de editie van de 53e Grammy Awards zelfs twee nominaties: "Best Dance Recording" en "Best Remixed Recording, Non-Classic", waarbij de laatste werd gewonnen. Later kwam Guetta met een uitgebreidere versie van zijn vierde studioalbum, genaamd "One More Love". Het werd uitgebracht op 29 november 2010 en op het album staan een aantal nieuwe nummers, waaronder "Who's That Chick?" met Rihanna.Rond deze periode was David Guetta erg betrokken bij de producties van andere artiesten. Op 16 juni 2009 kwam The Black Eyed Peas bijvoorbeeld met hun tweede single "I Gotta Feeling" voor hun album "The E.N.D." Guetta heeft veel invloed gehad op het eindresultaat door het creëren van de beat. Het werd een wereldwijde hit met in 17 verschillende landen een nummer 1-positie. Daarnaast werd "I Gotta Feeling" het meest gedownloade nummer ooit van de Verenigde Staten met bijna 7,5 miljoen downloads en in het Verenigd Koninkrijk met meer dan 1 miljoen exemplaren. Guetta is twee keer genomineerd voor zijn werk met The Black Eyed Peas bij de 52e editie van de Grammy Awards: in de categorie "Record of the Year" ("I Gotta Feeling") en "Album of the Year" ("The E.N.D.").