2015年7月18日、UFCデビュー戦となったUFC Fight Night: Bisping vs. Leitesで女子ストロー級9位ランキングのジョアン・コールダウッドと対戦し、判定負けを喫した。ファイト・オブ・ザ・ナイトを受賞した。2015年11月28日、UFC Fight Night: Henderson vs. Masvidalでハム・ソヒと対戦し、判定負けを喫した。ファイト・オブ・ザ・ナイトを受賞した。2016年8月20日、UFC 202で女子ストロー級ランキング13位のランダ・マルコスと対戦し、腕ひしぎ十字固めで一本勝ちを収めた。2016年11月19日、UFC Fight Night: Bader vs. Nogueira 2で女子ストロー級ランキング1位のクラウディア・ガデーリャと対戦し、判定負けを喫した。2017年5月13日、UFC 211で女子ストロー級ランキング12位のジェシカ・アギラーと対戦し判定勝ちを収めるが、5月26日にテキサス州アスレチックコミッションが、ドーピング検査でケイシーのテストステロンの濃度比率がテキサス州アスレチックコミッションの既定値である4：1を上回る5.4：1であったため、ケイシーは検査を失格し90日間の出場停止と罰金が科せられたこと及び、試合結果が無効試合に変更されたことを発表した。UFCのドーピング検査の責任者ジェフ・ノビツキーは、既定値を上回ったからといって検査失格とするのは間違いで、USADAのガイドラインを守りさらに厳密な検査が行われるべきであること、またUSADAの抜き打ち検査でもケイシーのテストステロン濃度比の上昇は何度かあったが禁止薬物の使用によるものでないとUSADAから調査結果が出ていることを伝えるメールをテキサス州アスレチックコミッションへ送った。6月22日にソルトレイクシティのWADA認定分析機関で同位体比質量分析 (IRMS)が実施され、ケイシーのBサンプルから禁止薬物は検出されず陰性だったと検査結果が出る。この分析結果を受けてUFCはケイシーの処分撤回が早々になされるべきであるとする声明を発表。6月29日にテキサス州アスレチックコミッションはケイシーの処分を撤回したこと及び、試合結果をケイシーの判定勝ちに差し戻したことを発表。以上からケイシーの禁止薬物使用の潔白が証明された結果となった。2017年12月2日、UFC 218で女子ストロー級ランキング9位のフェリス・ヘリッグと対戦し、1-2の判定負け。2018年4月14日、UFC on FOX 29で女子ストロー級ランキング7位のミシェル・ウォーターソンと対戦し、1-2の判定負け。2018年8月25日、UFC Fight Night: Gaethje vs. Vickで女子ストロー級ランキング14位のアンジェラ・ヒルと対戦し、2-1の判定勝ち。2019年2月17日、UFC on ESPN: Ngannou vs. Velasquezで女子ストロー級ランキング12位のシンシア・カルビーロと対戦し、判定負け。
この年はファン投票の上位馬に回避が少なく、上位20頭のうち13頭が出走を表明し、GI競走の勝ち馬は10頭、出走16頭すべてが重賞優勝馬と豪華な顔ぶれになった。また、登録馬も21頭と多く5頭が除外対象となっていたが、出走可能馬で回避馬が1頭もいなかったため、除外対象馬はすべて除外された。ジェンティルドンナ、ジャスタウェイ、トーセンラー、ヴィルシーナの4頭はこのレースで引退することが陣営から発表された。また、ジェンティルドンナは同日の全レース終了後に引退式を行うことも発表された。この年の出走馬のうち、関東馬はフェノーメノ1頭のみで、残り15頭はすべて関西馬であった。ハープスターとイスラボニータ、スピルバーグはジャパンカップ後、トーホウジャッカルは菊花賞後、ヌーヴォレコルトはエリザベス女王杯後休養に当てるため出走登録は行わなかった。また、キズナは天皇賞（春）のレース中に骨折しており、年内は休養することになった。この年はJRA史上初めて、指名された馬の関係者が枠順を選択する方式が採用された。指名はニューヨーク・ヤンキースの田中将大投手と松山康久元調教師が交互に行った。1番人気のゴールドシップは2012年の皐月賞・菊花賞の2冠馬で、2年前の同レースの覇者でもある。2013年に宝塚記念を優勝し、2014年は史上初の宝塚記念連覇を達成した。海外遠征となった凱旋門賞は14着に敗れ、今回はその凱旋門賞以来約3ヶ月ぶりのレースとなったが、陣営は3着だった前年の同レースよりも状態がいいと述べていた。2番人気のエピファネイアは前年度の菊花賞の優勝馬で、2014年の春は未勝利に終わったが、前走のジャパンカップでは豪華メンバーの中、2着馬に4馬身突き放す圧勝を決めてGI2勝目をあげた。3番人気のジャスタウェイは前年度の天皇賞（秋）で4馬身差の圧勝でGI初制覇を飾ると、2014年は中山記念・ドバイデューティーフリー・安田記念と重賞を連勝した。特にドバイデューティーフリーは2着に6馬身以上突き放す圧勝で、それまでのコースレコードを2秒以上短縮する非常に強い内容だった。このドバイデューティーフリーで国際クラシフィケイションにおいては130ポンドを獲得し、日本競馬史上初の単独1位にランクインされた。海外遠征となった凱旋門賞では8着に敗れたが、ジャパンカップでは2着に入り、健在ぶりをアピールした。4番人気のジェンティルドンナは2012年度の牝馬三冠馬で、同年のジャパンカップで三冠馬オルフェーヴルを叩き合いの末に下し、3歳牝馬史上初制覇の快挙を成し遂げた。2013年は史上初となるジャパンカップ連覇を達成し、2014年はドバイシーマクラシックを制し、一線級の牡馬とも互角以上の実績を見せていた。3連覇のかかったジャパンカップでは4着に敗れ、当初はこのレースを最後に引退する可能性もあったが、敗戦が「不完全燃焼」であったことから出走を表明した。なお、ジェンティルドンナは中山のレースには一度も出走経験がなく、今回が最初で最後の中山出走となる。単勝オッズ1桁台の馬は以上の4頭で、3番人気のジャスタウェイまでがほぼ固まったオッズとなっており、ジェンティルドンナが離れた4番人気という構図になった。