Jabarkan 2010–kini: Teenage Dream dari Katy Perry dalam bahasa melayu

Perry muncul sebagai juri tamu bersama Simon Cowell, Cheryl Cole dan Louis Walsh selama tahap audisi Dublin pada seri ketujuh dari acara televisi Inggris, The X Factor pada tanggal 28 Juni 2010, (kemudian ditayangkan pada 28 Agustus). Dia adalah salah satu dari banyak selebriti yang dipilih untuk memenuhi peran juri sementara Dannii Minogue sedang cuti hamil. Dia kemudian kembali untuk menampilkan "Firework" pada 17 Oktober. Album kedua Perry berjudul Teenage Dream dan dirilis pada bulan Agustus 2010. Singel pertama dari album ini berjudul "California Gurls". Singel ini memuncak di nomor satu Billboard Hot 100 dan merupakan singel dengan peningkatan tercepat dari artis Capitol Record sejak lagu Bobbie Gentry, "Ode to Billie Joe" pada tahun 1967. Sampul Teenage Dream merupakan sebuah lukisan oleh Cotton Will yang menggambarkan Perry sedang berbaring telanjang di awan kembang gula; menyerupai gambar Perry dalam video untuk "California Gurls". Buklet edisi fisik album, sesuai dengan tema kembang gula, memiliki aroma kembang gula. Singel kedua album tersebut "Teenage Dream" dirilis pada bulan Juli 2010. "Firework" adalah singel ketiga dari album.

Katy Perry muncul pada MTV Video Music Awards 2010 pada tanggal 12 September 2010. Dia dinominasikan untuk dua penghargaan dan menyampaikan penghargaan "Best Male Video" bersama Nicki Minaj untuk Eminem. Pada tanggal 14 September, Perry kembali ke sekolah menengah lamanya, Dos Pueblo High School, disana dia tampil sebentar untuk siswa sekolah. Perry menampilkan "Hot n Cold" bersama Elmo dari Sesame Street yang semula muncul untuk premier musim ke-41 dari program pendidikan anak itu pada 27 September 2010. Namun, empat hari sebelum ditayangkan sesuai jadwal, Sesame Workshop mengumumkan, "Berdasarkan dari umpan balik yang kami telah terima untuk video musik Katy Perry ... kami telah memutuskan tidak akan menyiarkan segmen pada siaran televisi Sesame Street yang ditujukan untuk anak-anak prasekolah. Penggemar Katy Perry masih dapat melihat videonya di YouTube". Alasan utamanya yaitu para orang tua mengeluh mengenai belahan dada yang tampak oleh gaunnya. Perry syuting untuk video Firework di Budapest pada bulan September 2010. Sebuah panggilan casting terbuka menggambarkan sebanyak 38.000 pelamar menjadi sesuatu yang belum pernah terjadi sebelumnya. Dia melanjutkan untuk tampil konser di Budapest pada tanggal 1 Oktober, konser pertama di Eropa Tengah dan Timur. Perry telah mengumumkan parfumnya sendiri yang akan dirilis pada musim gugur tahun ini, bernama "Purr" yang hadir dalam botol berbentuk kucing dan akan tersedia melalui toko-toko di Nordstrom. Teenage Dream membawa Perry untuk nominasi empat penghargaan di Grammy Awards 2011:  Album Terbaik Tahun Ini, Album Vokal Pop Terbaik, Kolaborasi Pop Terbaik dengan Vokal untuk "Teenage Dream", dan Penampilan Vokal Pop Wanita Terbaik untuk "California Gurls". Setelah Grammy, Perry merilis singel keempat dari album "Teenage Dream", "E.T."  Dalam versi remix singel ini menampilkan Kanye West. Video musik untuk E.T. disutradarai oleh Floria Sigismondi dan menampilkan Shaun Ross sebagai kekasih utama.

Pada bulan Juni 2011, Perry merilis singel kelima, "Last Friday Night (T.G.I.F.)". Sebuah versi remix yang menampilkan rapper Amerika, Missy Elliot dirilis pada awal Agustus. Singel ini menduduki tangga lagu radio dan unduh di AS. Lagu ini menduduki puncak Billboard Hot 100 pada tanggal 17 Agustus 2011, membuat Perry menjadi artis wanita pertama yang memiliki lima singel dari satu album yang semuanya berada di #1.