Like etter Liston-kampen skiftet Clay navn til Cassius X og senere til Muhammad Ali ved å konvertere til islam og knytte seg til Nation of Islam. Ali møtte Liston i en omkamp i mai 1965 i Lewiston, Maine. Den hadde vært planlagt å skulle finne sted i Boston i november 1964, men ble utsatt i seks måneder på grunn av Alis nødoperasjon for en brokk tre dager tidligere. Kampen var kontroversiell. Midtveis i første runde ble Liston slått ned av et slag det var vanskelig å skimte; pressen skulle senere kalle det et «fantomslag» («phantom punch»). Ali nektet å trekke seg tilbake til et nøytralt hjørne, og dommer Jersey Joe Walcott begynte ikke tellingen. Liston reiste seg etter at han hadde vært nede i ca. 20 sekunder, og kampen fortsatte med det samme. Men noen få sekunder senere stoppet Walcott kampen og ga Ali seieren ved knockout. Hele kampen varte i mindre enn to minutter.