En octubre de 2010, World Extreme Cagefighting se fusionó con el Ultimate Fighting Championship.
Tras su actuación, Pettis logró ganar el premio a la Sumisión de la Noche.
Pettis ganó la pelea por sumisión de guillotina en la tercera ronda.
Pettis también recibió una multa del 20% de su pago, que fue para Holloway y la pelea se llevó a cabo en un peso acordado.
Perdió la pelea tras no poder continuar por una rotura de costilla en la tercera ronda, aunque se anunció como derrota por TKO.
[20] Se esperaba que Pettis se enfrentara a Michael Chiesa el 7 de abril de 2018 en UFC 223, pero la pelea fue cancelada dos días antes del evento después de que Chiesa se lesionara en un incidente en el que Conor McGregor arrojó una valla por la ventana del autobús.
Los fragmentos de la ventana destrozada cortaron a Chiesa, quien fue considerado apto para pelear por la comisión atlética.
[21] Pettis se enfrentó a Tony Ferguson (excampeón interino de peso ligero) en el UFC 229.
Luego de romperse la mano y no poder continuar, al finalizar el segundo asalto Ferguson fue declarado ganador por TKO.
Junto con Duke Roufus, Pettis posee el Bar Showtime Sports en Milwaukee.