Etterfølgern til , , ble lansert den 16. mai 2005. Mezmerize skulle egentlig bli lansert sammen med under navnet , men etter litt tenking ble de albumene utgitt som separate album. Albumet toppet den amerikanske albumlista og var det andre albumet deres som klarte å toppe den amerikanske albumlista, den første var . Sangen «B.Y.O.B. (Bring Your Own Bombs)» vant en Grammy og ville bli den første og siste Grammyprisen bandet vant. Det ble lansert tre singler: «B.Y.O.B.», «Question!» og «Violent Pornography». «Violent Pornography» ble utgitt som en promo-singel i Japan. I etterkant av albumutgivelsen, dro bandet på turne sammen med The Mars Volta og Bad Acid Trip.