tesinde yedi numaraya kadar yükseldi. Ani gelen başarıdan sarsılan grup, "Pablo Honey" turnesi ikinci yıla sarktığında neredeyse dağılıyordu. Grup bir yıldan uzun süren turnenin sonlarına doğru, hâlâ iki sene önce kaydettikleri şarkıları çaldıkları için, hislerini "berbat bir deneyim, sanki bir zaman sarmalında sıkışmak gibi" diyerek ifade etmişlerdir.

Amerika turnesinden sonra grup prodüktör olarak John Leckie ile anlaşarak Abbey Road Stüdyoları'nda ikinci albümleri üzerinde çalışmaya başladı. Üyeler "Creep" başarısı, ve sonraki albüm üzerindeki beklentiler yüzünden gergindi. Üzerlerindeki baskıyı azaltmak için Asya, Avustralya ve Uzak doğu'ya turnelere çıktılar. Fakat şöhretleriyle tekrar yüzleştikleri bu turnelerde Thom Yorke, "seksi, küstah ve göze hoş gelen MTV tipi yaşam tarzının" dünyaya pazarlanmasına yardımcı olduğunu düşünüp hayal kırıklığına uğradı. 1994'te çıkardıkları EP "My Iron Lung", ikinci albümleri için öngördükleri daha derin müziğe geçiş niteliğindeydi. Satışlar memnun ediciydi ve albüm, grubun sadık hayran kitlesinin oluşmasında etkili oldu. Turnelerde yeni şarkılar üreterek ikinci albümleri "The Bends"'in kayıt işlemleri 1994 sonlarında tamamlandı. Albüm 1995'te yayınlandı.

Britanya medyasının ilgilendiği britpop tarzının dışında kalan grup, "The Bends" ile, sonunda vatanlarında medyanın dikkatini çekmeyi başardı. Sıkça tekrarlanan kısa bestelerin hakim olduğu kaset, grubun üç gitaristinin başarısıyla ve klavyenin daha etkin kullanımıyla, birinci albümlerine göre daha etkileyici bir atmosfer oluşturuyordu. "Fake Plastic Trees", "Just", ve "Street Spirit (Fade Out)" teklileri Birleşik Krallık listelerinde başarılı oldu. 1995 ortalarında, o sırada dünyadaki en büyük rock gruplarından biri olan, ilk esin kaynakları R.E.M.'in desteğiyle turneye çıktı. Turnenin başlangıcında Michael Stipe "Radiohead o kadar iyi ki, beni korkutuyor" demiştir. Bu şekilde ünlü hayranlarının ve "Just" ve "Street Spirit (Fade Out)" şarkılarının avangart kliplerinin etkisiyle, şöhretleri Birleşik Krallık dışına yayıldı. Jonny Greenwood "Bence grubumuzun dönüm noktası, "The Bends" albümünün yayımlanmasından sonraki dokuz veya 12 ay ve senenin sonuna doğru yapılan "en iyi şarkılar" anketlerine girmeye başlamamızdır. O zaman grubu oluşturmakla iyi ettiğimizi hissettik" demiştir.

OK Computer için iki şarkının kaydı tamamlanmıştı. War Child girişiminin The Help Album projesi için Lucky isimli parçalarını seslendirdiler ve Baz Luhrmann'ın yönettiği Romeo ve Juliet uyarlaması film için Exit Music (For a Film) şarkısını bağışladılar. Kayıt yapımcıları Nigel Godrich'in yardımıyla, grup 1996'nın başlarında sonraki albümlerini kendi kayıt stüdyolarında kaydetmeye başladı. Haziran 1996'da Oxfordshire yakınlarındaki bir elma ambarından dönüştürülmüş "Canned Applause" isimli kayıt stüdyolarında dört şarkının kaydını tamamladılar. Kayıtları tamamlamadan önce şarkıları dinleyici karşısında canlı söyleyerek mükemmelleştirmeye karar verdiler ve Alanis Morissette'in turnesinde ön grup olarak konserler verdiler. Geriye kalan parçalar Jane Seymour'un Bath yakınlarındaki 15. yüzyıldan kalma malikânesinde kaydedildi. Kayıtlar çok rahat bir ortamda, farklı odalarda, istedikleri herhangi bir saatte kayıt yaparak, esinlenme için The Beatles, DJ Shadow, Ennio Morricone ve Miles Davis dinleyerek gerçekleşti. 1996 sonlarında kayıtlar tamamlandı.

Üçüncü albümleri "OK Computer" Haziran 1997'de yayımlandı. Genelde melodik rock tarzında olan bu albümde deneysel müzik yapıları, elektronik müzik ve avangart akımları da denediler. "OK Computer", Birleşik Krallık listelerine 1 numaradan giriş yapan ilk albümleri oldu ve dünya çapında yüksek ticari başarı getrirdi. Amerikan listelerinde en yüksek 21 numaraya yükselebilmesine rağmen dinleyiciler tarafından büyük kabul gördü ve o seneki Grammy Ödülleri'nde "En iyi alternatif albüm" ve "Yılın en iyi albümü" dallarında aday oldu, fakat sadece "En iyi alternatif albüm" ödülünü kazandı. "Paranoid Android", "Karma Police" ve "No Surprises" albümün teklileri olarak yayımlandı, "Karma Police" 14 numarayla Amerikan modern rock listelerinde en beğenilen parçaları oldu.

Sonuç olarak "OK Computer" çok olumlu eleştiriler aldı ve Thom Yorke "Böyle bir geri dönüşüm beni çok şaşırttı. Artık hiçbirimiz (albümün) iyi veya kötü olduğunu bilmiyorduk. Aklımı başımdan alan şey ise, insanların gerçekten her şeyi, yaratmak istediğimiz dokuyu, sesleri ve atmosferi almış olduğuydu." demiştir. "OK Computer"'ın yayımlanmasını "Against Demons" (Canavarlara Karşı) dünya turnesi izledi. "No Surprises" şarkısının klibinin yönetmeni Grant Gee, turne boyunca grupla birlikte oldu ve grubu filme çekti; bu görüntüler 1998'de "Meeting People Is Easy" (İnsanlarla Tanışmak Kolaydır) başlığıyla bir tür belgesel olarak yayımlandı. Belgesel, grubun müzik endüstrisi ve basın konusundaki hoşnutsuzluğunu ve 1997 ortalarından 1998 ortalarına kadar yaklaşık bir yıl süren turnein grubu tüketişini gösteriyordu. Bu sürede grup "7 Television Commercials" (7 Televizyon Reklamı) adında bir klip derlemesi ve "OK Computer" albümünün B-yüzlerinden oluşan 2 EP çıkardı.

Radiohead, 1997-1998 turnesinden sonra oldukça durgun bir dönem geçirdi. Turne bittikten sonra tek konserleri, bir insan hakları savunma kuruluşu olan Uluslararası Af Örgütünün Paris konseri oldu. Daha sonra Thom Yorke, bu dönemde grubun dağılma eşiğine geldiğini ve kendisinin ağır bir depresyon geçirdiğini ifade etmiştir: "1998 yılbaşı arefesi hayatımın en kötü günlerinden biriydi. Çıldıracakmış gibi hissediyordum. Gitarı her elime aldığımda içimi bir korku sarıyordu. Bir şarkı yazmaya başladığımda 16 satır sonra duruyor, kağıdı bi çekmeceye koyuyordum. Sonra tekrar bakıp parçalıyor, imha ediyordum." 1999 başlarında grup sonraki albüm için çalışmaya başladı. Kayıt şirketlerinin bir son teslim tarihi vermemesine ve üzerlerinde artık baskı olmamasına rağmen kayıt gergin bir ortamda geçiyordu. Her üye grubun geleceği için farklı fikirler yürütüyordu. Thom Yorke hala şarkı yazamıyordu ve bu onu daha soyut şarkılar yazmaya itiyordu. Sonuçta, farklı bir müzikal istikamet belirlemeye karar verdiler, herkes gruptaki fonksiyonunu tekrar belirledi. Grup, yapımcıları Nigel Godrich ile Paris, Kopenhag ve Gloucester'daki ve Oxford'da yeni tamamlanan stüdyolarda inzivaya çekildi. Yaklaşık 18 ay sonra, Nisan 2000'de kayıtlar tamamlandı.

Radiohead, dördüncü albümleri "Kid A"'i, stüdyolarda geçirdikleri sürenin ilk meyvesi olarak, Ekim 2000'de yayımladı. Tarz olarak "OK Computer" albümünün devamı olarak algılanan bu albüm, daha minimalsit bir tondaydı. Gitar önceki albümlerdeki kadar müziğe hakim değildi ve ondes martenot, programlanmış elektronik vuruşlar ve yaylılar ile pirinç üflemelilerin de dahil olduğu, daha çeşitli enstrümanlar kullanıldı. Albüm, grup için o zamana kadarki en büyük ticari başarıyı getirdi. Şarkıları, A.B.D. başta olmak üzere birçok ülkede listelere bir numaradan giriş yaptı. Bu başarı bazıları tarafından abartılı bir tanıtım kampanyasının sonucu olarak görüldü; albüm, yayımlanmadan birkaç ay önce dosya paylaşım ağı Napster'a sız(dırıl)mıştı. Ayrıca "OK Computer"'den sonra yoğun bir beklenti vardı. Grup "Kid A" albümünden tekli çıkarmamasına rağmen, radyo promosyonları "Optimistic" ve "Idioteque" radyolarda sıklıkla yayınlandı. Şarklılara çekilen kliplerin ve internetten de dağıtılan "Blip" adındaki kısa reklam filmlerinin de tanıtımda büyük etkisi oldu.

2001 başlarında grup tekrar "En iyi alternatif albüm" ve "Yılın en iyi albümü" dallarında Grammy Ödülleri'ne aday oldu ve "En iyi alternatif albüm" ödülünü kazandı. "Kid A" bağımsız müzik çevrelerinden olumlu olumsuz birçok eleştiri aldı. Eleştirmenlerin çoğunluğu albüm için "ticari bir intihar notu" yorumu yaptı ve grubun artık eski tarzına geri dönmesinin çok zor olduğunu ifade ettiler. Aynı şekilde, grubun hayranları da ikiye bölündü; bir kısmı bu yeni tarzı korkunç bulup hayrete düşerken, diğer yarısı da bu albümün grubun en iyi albümü olduğunu düşünüyordu. Diğer yandan Thom Yorke, değişimin ticari kaygılardan kaynaklandığını inkar ediyordu; ""Kid A""in bu denli hor görülmesi beni çok şaşırttı. Çünkü müzik, algılanması bu kadar zor olan bir şey değil. İşi zorlaştırmaya çalışmıyoruz. Aslında iletişim kurmaya çalışıyoruz, ama yolda bir yerde galiba birilerini kızdırmışız. Yaptığımız o kadar radikal değildi." "Kid A" albümünün konserlerinde, Naomi Klein'in anti-küreselleşmeyle alakalı kitabı "No Logo"'yu okumuş olan grup, Avrupa turnesinde sponsorsuz, çadır tipi bir sahnede; Kuzey Amerika turnesini de küçük sahnelerde gerçekleştirdi.

"Kid A" albümündeki şarklıarla aynı dönemde kaydettikleri diğer parçaları kapsayan sonraki albüm "Amnesiac", Haziran 2001'de yayımlandı. Bu albümdeki parçalar da "Kid A" tarzında, grubun elektronik müzik ve sanatsal rock eğilimlerini pekiştiren tarzdaydı, fakat daha fazla caz etkisi vardı. "Amnesiac", ticari başarısının yanında eleştirmenlerden de olumlu yorumlar topladı; Amerikan listelerinde 2 numaraya kadar yükseldi ve Grammy ile birlikte Mercury Music Prize ödülüne de aday olarak gösterildi. 1997'den beri çıkardıkları ilk tekliler olan "Pyramid Song" ve "Knives Out" oldukça başarılıydı, üçüncü tekli olarak "I Might Be Wrong" düşünüldü fakat sonradan, o zamana kadarki ilk konser çekimi olarak "I Might Be Wrong: Live Recordings" ismiyle Kasım 2001'de piyasaya sürüldü. Bu vidyo dağıtımında, "Kid A" ve "Amnesiac" parçalarının konser kayıtları ve daha önce yayımlanmamış şarkıları "True Love Waits"in akustik versiyonu bulunuyordu. "Amnesiac"'ın yayımlanmasından sonra grup Japonya, Avrupa ve Kuzey Amerika'yı kapsayan bir turneye çıktı.

Radiohead Temmuz ve Ağustos 2002'de Portekiz ve İspanya turnelerinde birkaç yeni şarkı söyledi. Altıncı albümlerinin kayıtları için Nigel Godrich ile Los Angeles'daki bir stüdyoda iki hafta geçirdiler. Daha sonra Oxford'da birkaç şarkı daha kaydettiler. Grup üyeleri bu dönemi, "Kid A"/"Amnesiac" kayıt döneminin aksine, sorunsuz ve rahat bir dönem olarak anlatırlar. Yeni