k prizmatik hissettim." sözleriyle tarif etti. 10 Ağustos 2013'te "Prism"ın çıkış single'ı "Roar" yayımlandı. Şarkı "Billboard" Hot 100 listesinde bir numaraya yükseldi ve ilk canlı performansı MTV Video Müzik Ödülleri'nin kapanışında gerçekleştirildi. "Prism"ın ikinci single'ı '"Unconditionally", 16 Ekim 2013'te piyasaya sürüldü ve ABD'de 14 numaraya kadar yükseldi.
"Prism", 18 Ekim 2013'te yayımlandı ve dünya genelinde 4 milyon kopya sattı. Eleştirmenlerden genel anlamda olumlu eleştiriler toplamasının yanı sıra "Billboard" 200 listesine bir numaradan dahil oldu. Dört gün sonra Perry, albümündeki yeni şarkılarıyla Los Angeles'taki iHeartRadio Theater'da sahne aldı. Üçüncü single "Dark Horse", 17 Aralık 2013'te yayımlandı ve ilk single gibi Hot 100'da bir numaraya yerleşerek Perry'nin bu listedeki dokuzuncu bir numaralı single'ı oldu. "Birthday" "Prism"ın dördüncü single'ı olarak piyasaya sürüldü, ardından "This Is How We Do" single'ı yayımlandı. İki single da Hot 100'da ilk 25'e girmeyi başardı. Ayrıca Perry, John Mayer'ın "Paradise Valley" albümündeki "Who You Love" şarkısının yazımına katkıda bulundu ve şarkıda Mayer'a eşlik etti. Şarkıcının üçüncü büyük turnesi The Prismatic World Tour, Mayıs 2014'te başlayarak Ekim 2015'te sona erdi. Turne dünya genelinde $204,3 milyon hasılat elde etti ve "Billboard" Turne Ödülleri'den "Top Package" kategorisinde ödül kazandı. Bunların yanı sıra Perry, 27 Eylül 2015'te Rock in Rio festivalinde sahne aldı.

23 Kasım 2014'te NFL, Katy Perry'nin 1 Şubat 2015'te Super Bowl XLIX devre arası gösterisinde sahneye çıkacağını duyurdu. Belirtilen tarihte gerçekleşen şova Lenny Kravitz ve Missy Elliott da özel konuklar olarak şarkıcıya eşlik etti. Gösteriden iki gün sonra "Guinness Dünya Rekorları", performansın ABD'de 118,5 milyon kişi tarafından izlendiğini ve böylece Super Bowl tarihinin en çok izlenen gösterisi olarak kayıtlara geçtiğini duyurdu. Bu rakam aynı gece oynanan ve 114,4 kişi tarafından izlenen maç karşılaşmasının izlenme rakamlarından bile yüksekti.

Müzikal kariyerinin yanı sıra Perry, 31 Temmuz 2013'te gösterime giren "Şirinler 2" filmi için bir kez daha Şirine'yi seslendirdi. "Şirinler 2", finansal açıdan başarılı olurken serinin ilk filmine benzer şekilde eleştirmenlerin çoğundan olumsuz eleştiriler topladı. Mart 2014'te şarkıcı, "Kroll Show"un sezon finaline konuk oldu. Üçüncü parfümü Killer Queen, Ağustos 2013'te Coty, Inc. aracılığıyla satışa sunuldu. Ocak 2014'te şarkıcı, Madonna'nın Art for Freedom projesinde konuk küratör olarak yer aldı. 17 Haziran 2014'te, Capitol Records'un alt şirketi olarak Metamorphosis Music adını verdiği kendi plak şirketini kurduğunu açıkladı. Ferras, şirketle anlaşma imzalayan ilk sanatçı oldu ve Perry, sanatçının adını taşıyan EP'nin yönetici yapımcılığını üstlendi. Ayrıca Ferras ile "Legends Never Die" şarkısında düet yaptı. "Forbes"un "Müzikte En Çok Kazanan Kadınlar" listesine 2013 yılında $39 milyon gelirle yedince sıradan dahil olurken 2014 yılında $40 milyon gelirle beşinci sıradan dahil oldu. Şubat 2014'te, Mayer ile ilişkisi sonlandı.

Perry, yeni albümü için şarkı yazmaya Haziran 2016'da başladı. NBC Sports kapsamındaki 2016 Yaz Olimpiyatları için "Rise" adlı bir şarkı kaydetti, şarkı bir sonraki ay yayımlandı. Perry, "çünkü dünyamızın, şu an her zamankinden fazla birleşmeye ihtiyacı var" diyerek şarkıyı bir albüme dahil etmektense bağımsız bir single olarak yayımlamayı tercih etti. Ayrıca NBC şarkının mesajının "doğrudan Olimpiyat ve atletlerin ruhlarıyla" ilgili olduğunu yazdı. Şarkı, Avustralya'da zirveye otururken Amerika Birleşik Devletleri'nde 11 numaraya kadar yükselebildi.

Perry, Ağustos 2016'da "bağlantı kuran ve ilham veren" şarkılar yazmayı çok istediğini belirtti; Ryan Seacrest'e beşinci albümü için "acele etmediğini" söyledi ve "Çok eğleniyorum; ama diğer yapımcıları, işbirlikçilerini ve tarzları deniyorum." diye ekledi. 10 Şubat 2017'de albümün çıkış single'ı "Chained to the Rhythm"i Skip Marley iş birliğiyle yayımladı, şarkı Macaristan'da 1 numaraya, Amerika Birleşik Devletleri'nde 4 numaraya ulaşabildi. İkinci single "Bon Appétit", Migos iş birliğiyle Nisan 2017'de yayımlanırken, Nicki Minaj iş birliği üçüncü single "Swish Swish" bir sonraki ay "Bon Appétit"i takip etti. Şarkılar Amerika Birleşik Devletleri'nde sırasıyla 59 ve 46 numaraya yükselebildi, iki şarkı da Kanada'da ilk 15'e girebildi. Albümün kendisi, "Witness", 9 Haziran 2017'de yayımlandı ve eleştirmenlerden karışık eleştiriler aldı. ABD "Billboard" 200 listesine 1 numaradan giriş yaptı. Albümün yayımlanmasından sonra Perry, "Big Brother" tarzı bir evde dört gün kameralarla kaldığı adlı canlı yayınını YouTube üzerinden yayınladı, canlı yayını bir konserle 12 Haziran'da bitirdi. Canlı yayın 190 farklı ülkeden 49 milyon kişi tarafından izlendi, canlı yayının kameri arkası görüntülerini içeren "Will You Be My Witness?", ekimde YouTube Red'de prömiyerini yaptı. Şarkıcı ayrıca adındaki bir konser turnesi düzenledi. Turne Eylül 2017'de başladı, turnenin bitişinin ise Ağustos 2018'de olacağı duyuruldu. 15 Haziran'da İskoç DJ Calvin Harris; Pharrell Williams, Katy Perry ve Big Sean iş birliğiyle, 2017 çıkışlı "Funk Wav Bounces Vol. 1" albümünden "Feels" adlı bir şarkı yayımladı. Şarkı Birleşik Krallık'ta bir numaraya yerleşti. Perry, "Witness" albümünün dördüncü single'ı "Save as Draft"i, 26 Haziran 2017'de Amerikan hot adult contemporary radyo istasyonlarına gönderdi.

Müzikal kariyerinin dışında Perry, Şubat 2016'da yayımlanan "Zoolander 2" adlı filmde kendisini oynadığı rolüyle cameo yaptı. 27 Ağustos'ta 2017 MTV Video Müzik Ödülleri'nin sunuculuğunu yaptı. Şarkıcı, ABC tarafından yayımlanan yarışma programı "American Idol"ın 2018'deki bölümlerinde 25 milyon dolar ödeme karşılığında jüri oldu.

Sahnedeki kariyerinin ilk yıllarında Perry, müzikal tarzında gospel müziğini benimsedi ve Amy Grant kadar başarılı olmayı hedefledi. 15 yaşındayken Queen grubunun "Killer Queen" şarkısıyla tanıştı ve bu çalışmayı o günden bu yana müzikal kariyerindeki ilham aldığı şarkı olarak nitelendirdi. Grubun solisti Freddie Mercury, Perry üzerindeki en büyük etkiyi bıraktı ve müziğinde "şarkı sözlerini yazarken onun alaycı yaklaşımı ile 'iplemeyen' tavrının birleşiminden" ilham almasını sağladı. Üçüncü parfümüne, gruba duyduğu saygının bir sonucu olarak Killer Queen adını verdi. Perry, The Beach Boys'un ve grubun "Pet Sounds" albümünün de müziğinde önemli bir etkisi olduğundan bahsetti, "[O] benim en sevdiğim kayıtlardan biri ve hemen hemen yazdığım tüm şarkılarda beni etkiledi. Çünkü yaptığım tüm melodi seçimlerinin nedeni o." sözlerini söyledi. Ayrıca, the Beatles'ın "The Beatles" albümüne büyük saygı duyduğunu dile getirerek iki albüm için de "Muhtemelen iki yıl boyunca dinlediğim tek şeylerdi." dedi.

Perry, önemli bir diğer müzikal kaynağının Alanis Morissette ve 1995'te yayımladığı "Jagged Little Pill" albümü olduğuna değindi, bunun sonucunda Morissette'in sık sık iş birliği yaptığı Glen Ballard ile çalışmayı tercih etti. Durumla ilgili olarak ""Jagged Little Pill" şimdiye kadar yapılmış en mükemmel kadın kaydı. Bu kayıtta herkes için bir şarkı var; tüm şarkılar benimle ilgili. Hâlâ çok kalıcılar." dedi. Ek olarak üzerinde etki bırakan Patty Griffin'in "Flaming Red" ve Jonatha Brooke'un "10 Cent Wings" albümlerine de borçlu olduğunu belirtti. Müzikal arzularının arasında Carole King, Bonnie Raitt ve Joni Mitchell'ı sıraladı, "bir Joni Mitchell daha" olmayı hedefleyerek halk müziği ve akustik müzik çalışmaları yayımladı. Perry'nin otobiyografik belgeseli "Katy Perry: Part of Me", büyük ölçüde "Madonna ile Yatakta" belgeselinden etkilendi. Şarkıcı, kendini devamlı yeniden keşfeden Madonna'nın bu yeteneğine olan hayranlığından söz etti ve "Madonna gibi gelişmeyi istiyorum." dedi.

Perry, belirli şarkı ve albümlerinde kendisini etkileyen sanatçılardan bahsetti. Gwen Stefani ve Björk kendisini etkiledi, özellikle Björk'ün "her zaman riske girmekteki istekliliğine" hayran olduğunu söyledi. "Firework" şarkısının yazımında Jack Kerouac'in "Yolda" kitabında yer alan gökyüzündeki havai fişeklerle hayat dolu insanların karşılaştırıldığı bir pasajdan etkilendi. İkinci konser turnesi California Dreams Tour, "Alice Harikalar Diyarında"yı ve "Oz Büyücüsü"nü anımsattı. Ayrıca "Dark Horse" şarkısının arka planında 1996 çıkışlı "Büyücüler Kulübü" filminin olduğunu belirtti, "Prism"ın Eckhart Tolle'un "Şimdi'nin Gücü" kitabından etkilendiğini söyledi.

Perry'nin müziği pop, rock ve disko ritimleri içerir, ancak ilk albümü "Katy Hudson" gospel tarzındadır. Sonraki çalışmaları "One of the Boys" ve "Teenage Dream", cinsellikle ilgili sözlerle birlikte aşk temasını işler. "One of the Boys" pop rock tarzındayken, "Teenage Dream" disko etkisi altındadır. Dördüncü albüm "Prism", büyük ölçüde dans ve pop müzik albümüdür. Sözlerinde ise ilişkiler, kendi içine dönme ve kişisel yaşam konu olarak bulunur. Şarkıcının beşinci stüdyo albümü "Witness" bir elektropop albümüdür. "Witness"; siyasi özgürlük, cinsel özgürlük ve olumsuzluklardan özgürlük konularıyla şarkıcı tarafından bir "360 derece özgürlük" albümü olarak tanımlanmıştır. Perry'nin birçok şarkısı, özellikle "Teenage Dream"dekiler, ergenlerin aşklarını ve hayatlarını konu edinir. "W", bu durumu "ergenlik şehveti içeren sözler, karşı konulamayan dile takılan melodilerle sarılmış" şeklinde tanımladı. Kendini geliştirme, Perry'nin müziğindeki ortak bir temadır.

Perry, "şarkıcı ve şarkı yazarı gibi davrandığından bir pop yıldızı" olarak tanımlanır ve şarkı yazımında dürüstlüğün kendisi için çok önemli olduğunu savunur. Şarkıcı, "Marie Claire"e şunları söyledi: "Savunmasızlık, doğruluk ve dürüstlükte cesur olmamla, arkadaşlarımın birçoğundan beni ayıran gizli sihirlerim var gibi hissediyorum. Savunmasızken daha bağ kurulabilir olunduğunu düşünüyorum." Kristen Wiig, şarkıcının çalışmalarıyla ilgili olarak "Perry'nin şarkıları olabildiğince kolay, havadar ve bulaşıcı. Denizin yüzeyinin altında yeterince karmakarışık duygular, karışık güdü