2001年11月28日，為紀念出道3周年，宇多田光推出了第9張單曲《traveling》。從這張單曲開始，曲風開始向更純粹的J-POP轉變。單曲首周僅售出約28萬張，但是最終累計數字達到了85萬張。單曲的DVD也以18萬張的銷量連續第2年成為公信榜的DVD榜單部門的年度冠軍。

2002年2月，宇多田光宣布跟美國環球唱片旗下的廠牌 Def Jam簽訂了全球合約，並決定以“Utada”的藝名進軍美國樂壇。6月19日，發售第三張日文專輯《DEEP RIVER》。在缺少宣傳活動的情況下首周售出235萬張，累計數字達360萬張，再次成為公信專輯榜的年度銷售冠軍，並打入歷代專輯銷售第8名。

2003年1月19日，在自己20歲生日的這天，宇多田光舉行了網絡直播的小型演唱會《20代はイケイケ！》。1月29日，發售單曲《COLORS》，出貨量突破101萬張。憑借前一年專輯《DEEP RIVER》的成績，在2003年3月舉辦的第17屆日本金唱片大賞中，宇多田光繼2000年之後再次獲得“最佳藝人賞”的稱號。

2004年2月上旬，在武道館舉辦了一連5場的紀念出道5周年的演唱會“ヒカルの5”，演唱會的門票抽選信件達到103萬7435件。3月31日，精選專輯《Utada Hikaru SINGLE VOL.1》，首周售出140.3萬張。專輯發行後3周，為丈夫紀裡谷和明執導的電影《CASSHERN》演唱的主題歌《誰かの願いが葉うころ》作為單曲發表。9月8日，在日本以“Utada”名義發布的首張專輯《Exodus》，首周即以52萬張的數字成為歷代初動最高的洋樂非精選專輯，而累計銷量最終也超過了100萬張。專輯4周之後在全美正式發表，累計售出5萬多張。

2005年秋天，宇多田光宣布進軍歐洲樂壇，並發行了《Exodus》的歐洲版。9月28日，為《春之雪》演唱的主題歌《Be My Last》作為單曲發行。12月14日，推出了為遊戲軟件《王國之心2》演唱的主題曲《》。

2006年2月22日，發表單曲《Keep Tryin’》，回歸到輕快的搖滾曲風，付費下載次數則超過了200萬次。4月，宇多田光以配信單曲的形式發布了廣告曲《This Is Love》。6月14日，第4張日文專輯《ULTRA BLUE》發行，專輯最終售出90萬張，打入當年公信榜榜單年度10大暢銷專輯的第7名，出貨超過115萬張，延續了出道以來所有專輯出貨都破百萬的紀錄。7月至9月初，舉辦第2次的大規模全國巡回演唱會“UTADA UNITED 2006”，共演出22場。11月22日，發表單曲《ぼくはくま》。

2007年年初，宣布為日劇《花樣男子2》提供形象曲《 Of Life - -》，2月28日，《 Of Life》作為單曲正式發售，並在正式發售前就達成配信總量超過200萬次。最終配信量超過720萬次，單曲售出65萬張，成為年度單曲榜亞軍。9月，為電影《福音戰士劇場版:序》獻唱主題曲《Beautiful World》。

2008年3月19日，發售第5張日文專輯《HEART 》，銷量累計101萬張，

至2008年5月，碟內歌曲下載總次數已經達到了2000萬次，並成為日本iTunes2008年度數位銷售第1名。5月21日，為日劇《Last Friends》演唱的主題歌《Prisoner Of Love》發售，下載次數超過290萬次。12月9日，在出道10周年的紀念日，宇多田光宣布了首次官方書籍的發售消息。書籍分為《點-ten-》《線-sen-》兩冊在2009年3月19日發賣。2007年，宇多田光透露自己開始了第二張英文專輯的製作。2008年下半年，前往美國進行相關的工作。

2009年1月，專輯的首發單曲《Come Back To Me》於官網公開試聽，並於同年2月10日在美國電台公開播放。3月14日，於日本再次先行發表了第二張“Utada”名義的英文專輯《This Is The One》。美國於3月24日在iTunes等網站開啟了數位下載，實體CD則在5月12日發售。專輯在美國首周售出6915張，打入公告牌二百強專輯榜第69位，這是繼1986年樂團Loudness後23來，再一次有日本歌手進入該榜前百位。

2010年1月到2月，宇多田光在美國的8個城市及英國倫敦舉辦了首次的英美巡回演唱會“Utada In The Flesh Tour 2010”。8月9日，宇多田光在官方網志上撰文標題“久違的重要通知”，表示在2011年起暫停音樂事業。10月初，官方Twitter帳號啟用，並釋出與百事可樂合作的廣告，也公布了精選輯封面與新曲名稱。11月8日，宣布以宇多田ヒカル/Utada名義在全世界范圍內發表的各種語言的歌曲均由EMI負責。11月24日，發行第二張精選專輯《Utada Hikaru SINGLE VOL.2》，初動23.1萬張，登上公信專輯周榜的第1名。至此， 從1999年發行出道專輯《First Love》以來，已經連續7張作品獲得冠軍，成為自出道的冠軍專輯歷代最高紀錄。12月8日至9日，在出道12周年紀念日之際，宇多田光於橫濱體育館舉行最後的兩場演唱會“WILD LIFE”。8日場次於日本64間電影院與Ustream視頻網同步轉播。同時線上觀眾超過10萬人，兩小時半內閱覽數達到92萬次。從2011年開始，宇多田光作為藝人的活動正式暫停，並開始了作為普通人的“人間活動”。

2012年11月17日，宇多田光於官方網站及iTunes等公布曲子《桜流し》，作為當日公映的電影《劇場版:Q》的主題歌。而DVD單曲於12月26日發售。

2013年4月開始，宇多田光於Inter FM廣播開始主持每月一次的常規節目“KUMA POWER HOUR with Utada Hikaru”，從4月16日開始，每月第三個星期的星期二播放。由於個人身體等原因，節目於2013年5月，9月，2014年1月停播三次，最終由於Inter FM的內部調整，節目在2014年3月18日播出了最終回(總第9回)。12月9日，在出道15周年紀念日當天，宇多田光宣布了發行《First Love》專輯的15周年紀念版的決定。同日，在英美以“Utada”名義舉行的演唱會“Utada In The Flesh 2010”開始於iTunes上配信。