Su experiencia más fructífera fue cuando llegó a Metallica, donde produjo el éxito mundial con el álbum homónimo de la banda (más conocido como The Black Album)[3]​ y los discos que lo sucederían, que son Load (1996), ReLoad (1997), Garage Inc.

[1]​ Bob Rock formó un gran lazo de amistad con toda la banda, en especial con James Hetfield.

Anger, un álbum movido por la polémica debido a la mala relación entre los miembros del grupo.

Bob también fue una pieza muy importante para el documental de Metallica filmado del 2001 al 2003 llamado Some Kind Of Monster.

[6]​ A día de hoy, sigue manteniendo la amistad con la banda y produciendo para otros grupos.