Thiago Santos
Vapaaottelu > UFC (2013–)

Santos sai silti moniotteluisen sopimuksen UFC:hen ja siirtyi ottelemaan keskisarjaan. Hän kohtasi ensimmäisessä ottelussaan elokuussa 2013 Ultimate Fighter: Brazilin keskisarjan mestarin Cezar Ferreiran. Hän hävisi ensimmäisen ottelunsa UFC 163 -tapahtumassa giljotiinikuristuksella 47 sekunnissa.
Maaliskuussa 2014 Santos kohtasi Brasiliassa Ronny Markesin, joka painoi punnituksissa yli sallitun painorajan. Ottelu käytiin näin epävirallisessa painoluokassa. Santos voitti ottelun teknisellä tyrmäyksellä 53 sekunnissa potkaistuaan vastustajaansa kylkeen ja lopettaen ottelun lyönneillä. Heinäkuussa hän kohtasi Uriah Hallin, joka oli voittanut ensimmäisen ottelunsa UFC:ssä joulukuussa 2013. Ottelu käytiin UFC 175 -tapahtumassa, jossa Santos hävisi ottelun tuomariäänin (28-29, 28-29, 27-30).
Santos otteli vuoden 2015 aktiivisemmin kohdaten ensin tammikuussa Andy Enzin. Ottelu käytiin UFC 183 -tapahtumassa, jossa hän voitti ottelun teknisellä tyrmäyksellä ensimmäisessä erässä. Kesäkuussa Santos kohtasi Steve Bossén, joka otteli ensimmäistä kertaa UFC:ssä. Hän voitti ottelun tyrmäyksellä 29 sekunnissa potkaistuaan vastustajaansa päähän. Santos palkittiin voitosta illan suoritus bonuksella. Joulukuussa hän kohtasi toisen kanadalaisen Elias Theodoroun, jonka Santos voitti tuomariäänin (29–28, 29–27, 29–27).
Santos otteli 2016 kolmesti, joista kaksi ottelua käytiin Brasiliassa. Hän kohtasi ensin toukokuussa entisen Strikeforcen välisarjan mestarin Nate Marquardtin UFC 198 -tapahtumassa. Santos voitti ottelun tyrmäyksellä ensimmäisessä erässä. Heinäkuussa hän otteli UFC 200 -tapahtumassa entistä Strikeforcen alemman raskaansarjan mestaria Gegard Mousasia vastaan, korvatessaan Mousasin alkuperäisen vastustajan Derek Brunsonin. Santos hävisi ottelun tyrmäyksellä ensimmäisen erän lopussa. Syyskuussa hän otteli Eric Spicelya vastaan, joka otteli toista otteluaan UFC:ssä. Santos hävisi ottelun takakuristuksella ensimmäisessä erässä.
Santos otteli toistamiseen kolmesti vuoden aikana, joista ensimmäinen oli helmikuussa 2017 Jack Marshmania vastaan, joka oli muun muassa entinen Cage Warriorin keskisarjan mestari. Santos voitti ottelun teknisellä tyrmäyksellä toisessa erässä potkaistuaan takakierrepotkulla vastustajaansa päähän. Hänet palkittiin voitosta myös illan suoritus bonuksella. Heinäkuussa Santos kohtasi Gerald Meerschaertin, joka oli voittanut kaikki kaksi otteluaan UFC:ssä ja oli voittanut urallaan viimeiset seitsemän ottelua peräkkäin. Santos voitti UFC 213 -tapahtumassa käydyn ottelun teknisellä tyrmäyksellä toisessa erässä. Lokakuussa hän kohtasi Brasiliassa entisen Cage Warriorsin keskisarjan mestarin Jack Hermanssonin. Santos voitti ottelun teknisellä tyrmäyksellä sekunttia ennen ensimmäisen erän loppua potkaistuaan ensin Hermanssonia kylkeen ja lyöden sen jälkeen tuomarin keskeytykseen saakka.
Helmikuussa 2018 Santos kohtasi Anthony Smithin Brasiliassa, jonka hän voitti teknisellä tyrmäyksellä toisen erän alussa. Huhtikuussa Santos kohtasi entisen WSOF:n keskisarjan mestarin David Branchin, joka otteli kolmatta otteluaan UFC:ssä. Santos hävisi ottelun tyrmäyksellä ensimmäisessä erässä. Elokuussa hän kohtasi ensimmäistä UFC-otteluaan käyneen Kevin Hollandin UFC 227 -tapahtumassa. Santos voitti ottelun tuomariäänin (29–27, 29–27, 29–26).