I september 2016 ga han ut sitt andre album, . Først i mai 2018 kom hans selvtitulerte tredje album, som også nådde nr. 1 på salglistene. Før albumet ble sluppet ut 25. mai 2018, slapp Mendes ut flere låter fra albumet, blant annet hit-låten "In My Blood". Singelen «Señorita» med Shawn Mendes og Camila Cabello (skrevet og produsert av norske Cashmere Cat) ble den store internasjonale sommerhiten i 2019, med førsteplasser både på Spotify Global Top 50 og på hitlistene i en rekke land (inkludert den norske VG-lista ). I desember 2020 ga han ut sitt fjerde album, .