2010年1月にUFCと契約したことを発表。UFCデビュー戦となった3月31日のUFC Fight Night: Florian vs. Gomiのメインイベントではケニー・フロリアンにチョークスリーパーで敗れ、黒星デビューとなった。2010年8月1日、UFC Live: Jones vs. Matyushenkoでタイソン・グリフィンと対戦し、開始1分余りで右フックによるKO勝ちを収め、UFC初勝利を挙げるとともにノックアウト・オブ・ザ・ナイトを受賞した。試合後に十八番の駆け上りを金網で実現するも、金網を上ったことを注意された。2011年1月1日、UFC 125でクレイ・グイダと対戦し、2R終盤にギロチンチョークで一本負けを喫した。2011年9月24日、UFC 135でネイト・ディアスと対戦。得意なスタンドの打撃で対抗できず一方的に打ち負け、テイクダウンで逃れようとするが腕ひしぎ十字固めで一本負けを喫した。2012年2月26日、日本で開催されたUFC 144で光岡映二と対戦し、2RTKO勝ち。当初はジョージ・ソテロポロスとの対戦が予定されていたが、ソテロポロスが怪我で欠場となり、対戦相手がUFC初参戦の光岡に変更された。試合後のマイクアピールでは「火の玉が帰ってきたぜ！」と叫んだ。2012年11月10日、UFC on Fuel TV 6でマック・ダンジグと対戦し、2-1の判定勝ち。ファイト・オブ・ザ・ナイトを受賞した。2013年3月3日、日本で開催されたUFC on Fuel TV 8でディエゴ・サンチェスと対戦。計量でサンチェスが契約体重オーバーとなり計量をパスできず、罰則としてサンチェスが五味にファイトマネーの20%を支払う事で試合が成立した。試合では1-2の判定負け。僅差の判定であったためこの試合は五味の勝利と見る見解があり、会場ではサンチェス勝利となった瞬間にブーイングが起こった。海外のMMAサイトの採点結果では12人中12人の記者が五味勝利としており、手数や有効打など五味の方が上回っていたという集計も出た。UFC代表のダナ・ホワイトは「なぜあれでサンチェスの勝ちになるんだ？実に馬鹿げてる」と発言。試合中に五味は右手甲の中手骨を粉砕骨折したため、再起戦は遠のいた。2014年4月26日、1年1か月ぶりの復帰戦となったUFC 172でアイザック・ヴァリーフラッグと対戦し、3-0の判定勝ち。自身2度目のファイト・オブ・ザ・ナイトを受賞した。2014年9月20日、日本で開催されたUFC Fight Night: Hunt vs. Nelsonにてライト級ランキング9位のマイルズ・ジュリーと対戦し、TKO負け。キャリア初のKO負けとなった。2016年7月9日、UFC 200でジム・ミラーと対戦し、TKO負け。
ゲーム映像や静止画（スクリーンショット）は、著作権法上「映画の著作物」として保護されており、ゲーム画面を録画・撮影する行為は「映画の著作物」の「複製」となるため、著作権者の許諾を受けていない場合は著作権侵害になる。私的複製の範囲内では問題ないが、実況プレイは動画投稿サイトに実況をアップして不特定多数に見せているので私的複製とはならない。また動画投稿サイトに実況をアップし不特定多数に見せることは「公衆送信権」の侵害となり、改変ツールなどでデータを改ざんし、実況をアップするのは同一性保持権侵害となる。権利者やゲームによっては、非営利かつ一定の条件下であれば、実況を含めたプレイ動画の投稿を容認している場合もある。セガから発売されている『ぷよぷよ!!』では、「ひとりでぷよぷよ」のみ動画の投稿を容認している。『グランツーリスモ5』ではプレイ動画をYouTubeにアップロードする機能が備わっている。また、アトラスは自社の作品『ペルソナ5』の公式ホームページで、オープニング以外を収録した動画やツイートの投稿はネタバレに当たるとし、禁止した。しかし、海外では2017年4月4日に『ペルソナ5』が発売された際、実況動画の配信がゲーム内時間の7月7日までであることに対し、SNSを中心に批判が殺到した。これを受けてアトラスは、4月26日に配信可能な範囲をゲーム内時間の11月19日までに広げた。一方、『王様物語』、『ディシプリン*帝国の誕生』、『レッドファクション:ゲリラ』など、メーカーが宣伝目的で公式に公開する事例も見られる。また、PlayStation 4やXbox Oneでは生配信機能が搭載されており、ゲームタイトルが対応していれば、視聴者側では「観戦」するだけなく「アクション」も可能となっている。任天堂はゲームのプレイ動画などを配信することは営利目的でない限り認めている。（ただしYouTubeのパートナープログラムによる収益化などはしても構わない）明確に動画の投稿を禁止する態度を示すこともあり、2011年にアダルトゲーム制作会社の「Aile」がニコニコ動画にプレイ動画をアップしたユーザーに対し「正規購入ユーザーのゲームを楽しむ権利を貶める、愚弄する行為には徹底交戦する」と徹底抗戦をしき、示談金で和解した。宣伝になるという意見に対しデータの少なさを指摘しながらも、一本道のゲームは特に被害が大きいと語り、またアンケートで「ニコニコ動画を見て買った」と回答したのは一人だけだったという。著作権侵害の動画で経営をしているとも取れるニコニコ動画のあり方にも苦言を呈している。また、ニコニコ動画内で「実況動画チャンネル」が新設され、公式な実況動画が配信されるような仕組みも設けられた。しかしこれを用いて実況ができるのも、それ以前に実況動画で人気を出さなくてはいけないという現状もある。ゲーム実況やプレイ動画、ライブ配信が楽しめる動画サイトアプリ「OPENREC.tv」では、視聴者からの「エール機能」と動画の再生時に表示される広告など「OPENREC.tv」で発生した収益の一部を配信者が受け取ることができるので、これにより配信者は、利用するゲームメーカーの著作物を選択して収益化が可能になる。「OPENREC.tv」は国内で初めて、ライブ配信に限り任天堂のタイトルを使って収益を上げることを認めるという契約を結んだ。