ハチ名義でボカロシーンを席巻し、2012年本名の米津玄師としての活動を開始。

2018年、TBS金曜ドラマ「アンナチュラル」の主題歌として「Lemon」を書き下ろし“ミリオン”セールスを記録。「第96回ドラマアカデミー賞」にて最優秀ドラマソング賞を受賞。日本レコード協会にて史上最速の300万DL認定など数々の記録を樹立。同年、NHK2020応援ソングとして、Foorin「パプリカ」を発表。
「Lemon」は年間を通して支持が拡大し続け、年間ランキングチャートを総なめにし、MV6.9億回再生を突破、デジタル・フィジカル合算300万セールス突破と年度を象徴する楽曲となった。年末には紅白歌合戦に初出場、初のテレビ歌唱が大きな話題を呼び、翌年2019年の年間ランキングでも2年連続で年間ランキングを席巻。Billboard JAPANでは日米初となる２年連続での首位、オリコン週間カラオケランキングでは歴代１位となる「連続1位獲得週数85週」を記録するなど、音楽史に残る数々の快挙を成し遂げた。
　
2019年、菅田将暉「まちがいさがし」をプロデュース。映画「海獣の子供」主題歌として「海の幽霊」をリリース。 Foorin「パプリカ」のセルフカバーを発表。TBSドラマ「ノーサイド・ゲーム」の主題歌、シングル「馬と鹿」をリリースし、フィジカル・デジタル合算で120万セールスを記録、その後開催され社会現象となったラグビーWCでも楽曲が使用されるなど大きな反響を呼んだ。そして12月には、「NHK2020ソング」として、嵐の「カイト」を制作。紅白歌合戦にて嵐により初披露された。

2020年、TBSドラマ「MIU404」主題歌として「感電」を書きおろし、5thアルバム「STRAY SHEEP」を発売。
発売翌週にミリオンセールスを突破。その後150万枚までセールスを伸ばしオリコン合算アルバムランキングで200万ポイントを突破。2020年の年間ランキングは46冠を獲得した。また、ユーザー数3億5,000万人を誇るゲーム「FORTNITE」での革新的な全世界バーチャルライブの開催や、「ユニクロ」とのコラボTシャツの全世界販売、「GIVENCHY」新作コレクションへ各国の著名人と共に参加する等、意欲的な活動が国内外共に大きく評価された。グローバルチャートIFPIでは世界７位にランクイン、「Forbes」が選ぶアジアのデジタルスター100に選出。日本国内では、芸術選奨文部科学大臣新人賞(大衆芸能部門)を受賞するなどの結果を残した。

2021年、NTV「news zero」のテーマソングとして「ゆめうつつ」を発表。TBSドラマ「リコカツ」主題歌、シングル「Pale Blue」をリリースし、Billboard総合ランキング1位、オリコンDLランキングは史上初のTOP3独占という記録を残した。また、8月には落語をモチーフとした「死神」のMVを公開した。

2022年、「PlayStation」CMとして「POP SONG」を書き下ろし、自身も出演。映画「シン・ウルトラマン」主題歌として「M八七」を書き下ろし、TVアニメ「チェンソーマン」のOPテーマとして「KICK BACK」を書き下ろした。「KICK BACK」は、SpotifyグローバルランキングでTOP50にランクインと国内アーティスト初の記録を達成。さらに、「オリコン週間シングルランキング」（12/5付）ではソロアーティストとしては令和初となる初週売上30万枚越えを果たし、初登場1位を獲得。Billboard JAPANアニメチャートでは21週連続首位を記録している。

2023年、「ジョージア」のCMソングとして「LADY」を、「FINAL FANTASY XVI」テーマソングとして「月を見ていた」を書き下ろした。7月には、スタジオジブリ最新作、宮﨑駿監督の「君たちはどう生きるか」主題歌として「地球儀」を書き下ろし、米津玄師名義としては１００曲目を迎えた。また、アジアで最も影響力のあるアーティストとして「LOEWE」FW23メンズコレクションキャンペーンに登場。８月には「KICK BACK」が、アメリカレコード協会(RIAA)によりゴールド認定を受け、“日本語詞”楽曲として”史上初” の快挙を達成。同協会が今年活躍したアーティストを総括する“RIAA Class of2023”においては史上初、そして唯一の日本人アーティストとして選出され2023年のハイライトとして大きくピックアップされ伝えられた。

2024年4月、NHK連続テレビ小説「虎に翼」の主題歌として「さよーならまたいつか！」を書き下ろした。
また、同年8月に公開の映画「ラストマイル」に主題歌として「がらくた」を書き下ろした。

MVに関しては、「Lemon」が8.5億回再生突破、と日本人アーティスト初の記録を更新し続けているだけでなく、１億回再生が16作品という圧倒的な記録を達成し（『Lemon』 『アイネクライネ』 『LOSER』 『ピースサイン』 『灰色と青(+菅田将暉)』 『orion』 『Flamingo』 『感電』 『打上花火』 『パプリカ』 『春雷』 『馬と鹿』 『海の幽霊』『KICK BACK』　Foorin『パプリカ』 菅田将暉『まちがいさがし』）、公式YouTubeチャンネル登録者数は710万人を突破している。