Haziran 2012'de Timberlake, üçüncü stüdyo albümü "&lt;a href="The%2020/20%20Experience"&gt;The 20/20 Experience&lt;/a&gt;"ın üzerinde "aklında kural ve/veya son amaç olmadan" çalışmaya başladı. Müziğe döneceğini Ocak 2013'te duyurdu ve Jay-Z ile düet yaptığı albümün çıkış single'ı "Suit &amp; Tie"ı yayımladı. Dört yıl boyunca hiçbir konserde performans sergilemeyen Timberlake, 2 Şubat 2013'te New Orleans'de 2013 Super Bowl'dan bir gece önce ve "DirecTV Super Saturday Night"ta sahne aldı. 10 Şubat 2013'te "Suit &amp; Tie"ı kahverengi bir ışıklandırmayla 55. Grammy Ödülleri'nde seslendirdi; Jay-Z seyircilerin arasından kendisine katıldı. 11 Şubat 2013'te "Mirrors", albümün ikinci single'ı olarak yayımlandı. "The 20/20 Experience" 19 Mart 2013'te Jive Records'ın dağılması nedeniyle RCA Records aracılığıyla yayımlandı. Albüm 980.000 kopya satışla listelere bir numaradan girdi. Timberlake ayrıca Jay-Z'nin on ikinci stüdyo albümü "Magna Carta... Holy Grail"daki "Holy Grail", "BBC" (Nas, Swizz Beatz, Timbaland, Pharrell Williams, Niigo ve Beyoncé ile birlikte) ve "Heaven" adlı şarkılarda yer aldı. Timberlake, 25 Ağustos 2013'te 2013 MTV Video Müzik Ödülleri'nde MTV Video Vanguard Ödülü'nü kazandı. Ayrıca "Mirrors" ile kazandığı Yılın Video Klibi dahil üç ödülü evine götürdü.