Ed Sheeran
memuncak di nomor empat di UK Singles Chart. "Lego House" dirilis sebagai single ketiga, mencapai sepuluh besar di Australia, Irlandia, Skotlandia, Selandia Baru Singles Chart, Flemish Ultratop 50 dan Wallonia Ultratip. "Drunk", dirilis pada 19 Februari 2012, menjadi single keempat berturut-turut Sheeran yang berada di sepuluh besar di Inggris, memuncak pada nomor sembilan. Sheeran merilis + pada 12 September 2011. Album ini umumnya mendapat review menguntungkan
dari kritikus musik. + debut di nomor satu di UK Albums Chart untuk penjualan 102000 eksemplar. Pada akhir 2011, penjualan album di Inggris berdiri di 791000; itu menjadi debut album terlaris kedua dan album paling laris kesembilan disana. Album telah disertifikasi platinum enam kali oleh British Industry Phonographic, yang menunjukkan pengiriman 1800000 eksemplar. Per Maret 2012, album ini telah terjual 1021072 eksemplar di Inggris. Album ini juga mencapai lima besar di Australia, Kanada, Irlandia, Selandia Baru dan Amerika Serikat.
Lagu "Moments", di debut album oleh boy band One Direction, dirilis pada bulan November 2011, ikut ditulis oleh Sheeran. Pada tanggal 21 Februari di Brit Awards 2012, Sheeran memenangkan Brit Awards untuk Best British Male Solo Artist, dan British Breakthrough Act of the Year. pada tanggal 10 Januari 2012, diumumkan bahwa Sheeran akan mendukung Snow Patrol di tur Amerika Serikat mereka dari akhir Maret hingga Mei di Fallen Empires Tour band ini.Lagunya, "Give Me Love", ada dalam episode "Dangerous Liaisons" dari The
Vampire Diaries. lagu itu juga ditampilkan dalam episode sitkom Cougar Town (TBS) pada 12 Februari 2013. Sheeran membawakan "The A Team" di konser Diamond Jubilee of Queen Elizabeth II yang diadakan di The Mall diluar Istana Buckingham pada tanggal 4 Juni 2012 lalu sebuah cover dari pink Floyd berjudul "Wish You Were Here" pada upacara penutupan Olimpiade Musim Panas 2012 pada tanggal 12 Agustus 2012. Taylor Swift menghubungi Sheeran setelah mendengar musiknya saat tur Australia pada Maret
2012. Dia kemudian ikut menulis dan memberikan vokal untuk "Everything Has Changed", single dimasukkan di album studio keempat Swift, Red. Sheeran juga menyumbangkan dua lagu untuk album kedua One Direction, Take Me Home, dirilis pada bulan November 2012; single " Little Things" menjadi nomor satu kedua grup ini di Inggris. Album Sheeran ini memuncak di No 5 pada Billboard 200, sementara "The A Team" mencapai Nomor 16 di Billboard Hot 100 AS. Pada akhir 2012 dan awal 2013, ia membuat
tur AS di tempat berkapasitas 6.000-9.000. "The A Team" menerima nominasi untuk Song of the Year di Grammy Awards 2013. Elton John, yang menjalankan manajemen perusahaan Sheeran, menyarankan penyelenggara penghargaan untuk membuat Sheeran tampil pada upacara tersebut tetapi diberitahu bahwa Sheeran sendiri tidak mempunyai profil yang cukup. John memutuskan untuk tampil dengan Sheeran untuk menghindari masalah ini.
Dari bulan Maret sampai September 2013, Sheeran tampil di arena dan stadion di seluruh Amerika Utara sebagai pembuka untuk The Red Tour Swift. Menurut Sheeran, tur itu merupakan tur terbesarnya saat itu dan menambahkan tato RED merah untuk memperingati itu.Pada bulan Oktober tahun 2013, tiga pertunjukan Sheeran terjual habis di Madison Square Garden New York, yang memiliki kapasitas 18200. Pada konser, Sheeran memulai
debut beberapa lagu termasuk "Tenerife Sea", lagu album studio kedua yang akan datang. Sheeran merilis "I See Fire" pada tanggal 5 November 2013. Lagu ini ditampilkan dalam kredit akhir dari film The Hobbit: The Desolation of Smaug, soundtrack film, dan pada versi deluxe dari album kedua. Sheeran dinominasikan untuk Best New Artist di Grammy Awards 2014.
Pada 24 Maret 2014, Sheeran tampil di konser amal Teenage Cancer Trust di Royal Albert Hall di London dimana ia meluncurkan "Take It Back", sebuah lagu yang akan muncul di versi deluxe dari album kedua. "Sing", single utama, dirilis pada tanggal 7 April 2014. Lagu ini adalah perpindahan dari rekaman Sheeran sebelumnya. "Sing" dimaksudkan untuk menciptakan hype dari rilis album, tapi muncul kekhawatiran bahwa lagu ini mungkin mengasingkan
Sheeran dari basis penggemar. "One", sebuah balada akustik, dirilis pada 16 Mei 2014; "One" juga menandai beberapa single promosi pertama yang dirilis mengarah ke rilis album. Pada awal Juni 2014, "Sing" telah mendapatkan nomor satu Sheeran pertama di Inggris.
Album studio kedua Sheeran ini, x (dibaca sebagai "multiply"), dirilis di seluruh dunia pada 23 Juni 2014. Dalam rentang waktu tiga tahun, Sheeran menulis lebih dari 120 lagu untuk album, awal yang terdiri setelah + dirilis. Fitur album lagu yang dihasilkan oleh Rick Rubin, Pharrell Williams dan Benny Blanco,. x memuncak di nomor satu di UK Albums Chart dan Billboard 200 AS. Untuk mendukung album, Sheeran memulai tur
dunia mulai pada tanggal 6 Agustus 2014 di Osaka, Jepang. Pada tanggal 27 September 2014, Sheeran adalah salah satu pengisi acara di Melbourne Cricket Ground sebelum AFL Grand Final 2014. Setelah "Don't", "Thinking Out Loud" dirilis pada tanggal 24 September 2014 single ketiga album. Tidak seperti video musik sebelumnya, Sheeran mengambil peran utama dalam video musik, dimana ia melakukan dansa ballroom. Single ini menjadi single keduanya untuk mencapai nomor
satu di Inggris, dan menghabiskan delapan minggu di nomor dua di Billboard Hot 100 AS (dengan hanya "Uptown Funk" dari Mark Ronson menampilkan Bruno Mars tetap di posisi pertama). Pada tahun 2014, dikombinasikan pemutaran daring pada katalog Sheeran di Spotify mencapai 860 juta; Spotify menobatkannya sebagai artis dengan pemutaran daring terbanyak dan x sebagai album dengan pemutaran daring terbanyak. Pada tahun yang sama, album ini
juga menjadikan Sheeran sebagai artis paling laris iTunes di Inggris, Irlandia dan Selandia Baru. x dinominasikan untuk Album of the Year di Grammy Awards 2015. Pada tanggal 25 Februari Sheeran memenangkan British Male Solo Artist dan British Album of the Year untuk x di Brit Awards 2015. Pada tanggal 21 Mei 2015, di Ivor Novello Awards, Sheeran menerima penghargaan sebagai Songwriter of the Year. Pada tanggal 21 Juni Sheeran menjadi pembawa acara Much Music Video Awards 2015 di Toronto, dimana ia membawakan single,
"Thinking Out Loud" dan "Photograph"; ia juga memenangkan dua penghargaan, Best International Artist dan Most Buzzworthy International Artist or Group. Pada tanggal 27 Juni Sheeran menjadi pembuka untuk The Rolling Stones di Zip Code Tour mereka di Arrowhead Stadium Kansas City. Pada 10-12 Juli 2015, pertunjukan Sheeran terjual habis di Stadion Wembley London. Pertunjukan ini, yang diumumkan pada bulan November 2014, adalah bagian dari tur dunianya. Konser ini didokumentasikan dan disiarkan pada 16 Agustus
2015 NBC; satu jam khusus Ed Sheeran- Live at Wembley Stadium juga termasuk video belakang panggung. Pada bulan September 2015, Sheeran menulis "Love Yourself" untuk album keempat Justin Bieber. Sheeran awalnya merencanakan untuk menempatkan lagu itu pada album ketiganya  dan menambahkan bahwa lagu itu akan dibatalkan masuk kealbumnya sebelum Bieber mengambil lagu itu.> Pada tanggal 26 September, Sheeran tampil pada global Citizen Festival 2015 di Central
Park's Great Lawn di New York, sebuah acara yang diselenggarakan oleh vokalis Coldplay, Chris Martin, yang menganjurkan akhir kemiskinan global yang ekstrim. Sheeran tampil di festival bersama dengan Beyoncé, Coldplay, dan Pearl Jam. Festival ini disiarkan di NBC di Amerika Serikat pada 27 September dan BBC di Inggris pada 28 September. Sheeran menjadi pembawa acara MTV Europe Music Awards 2015 pada 25 Oktober di Milan, Italia. Ia memenangkan penghargaan untuk Best Live Act dan