После выхода альбома “Garage Days Re-Revisited” группа подписывает контракт с продюсером Guns N’ Roses Майком Клинком. В 1988 году после долгой работы в студии приходит закономерный успех вместе с синглом “One” — первым синглом группы, попавшим в чарты США и Великобритании. Продолжением триумфального подъема группы на вершины мировых чартов стал выпущенный в 1991 году альбом “Metallica”. Композиция “Enter Sandman” начинает постоянно крутиться на радио и по MTV, благодаря чему популярность группы стремительно увеличивается. Песня попадает в двадцатку в США и Metallica начинает собирать стадионы. В скором времени сингл “Nothing Else Matters” попадает в десятку лучших в Великобритании. Гастрольные туры в поддержку альбома принесли группе еще большую популярность, посыпавшиеся награды выглядели вполне закономерными — более достойных музыкантов не найти. К июню 2001 года было продано тринадцать миллионов копий альбома.

Свой уход Ньюстед объяснил тем «непоправимым ущербом собственному здоровью, который я нанес сам себе за годы исполнения той музыки, что я так люблю». Из более поздних интервью стало ясно, что настоящей причиной ухода Джейсона из коллектива послужил конфликт между ним и Хэтфилдом. Суть конфликта сводилась к тому, что Ньюстед хотел записываться и гастролировать со своим побочным проектом Echobrain, а Хэтфилд был резко против подобной затеи, полагая, что работа кого-то из участников Metallica на стороне может серьезно ослабить коллектив. В июне того же года Хэтфилд добровольно лег в клинику для избавления от «алкоголизма и прочих пагубных пристрастий», и примерно на год группа прекратила всякое функционирование. Ларс Ульрих и Кирк Хэммет позже признались, что они всерьез размышляли над возможностью официального роспуска группы. Однако после возвращения Хэтфилда с лечения группа понемногу принялась за работу над новым материалом. Музыканты играли втроем, а функции басиста выполнял бессменный продюсер группы Боб Рок. Запись шла с трудом, постоянно возникали скандалы и в конце концов группа приняла весьма неожиданное решение – они наняли психоаналитика для групповой терапии. Каждый день записи начинался и заканчивался коллективным обсуждением происшедшего. Коллектив также пригласил в студию съемочную группу и дал им право неограниченных съемок.

Результат этой долгой и изнуряющей работы, альбом “St. Anger” появился на прилавках магазинов летом 2003 года, и содержащаяся на нем музыка была едва ли не самой агрессивной и экстремальной за всю карьеру группы. Мнения о новой работе Metallica резко разделились – одни восхваляли группу за столь отважный и бескомпромиссный шаг, другие решили, что Metallica сдулась окончательно. В том же году группа наконец нашла себе нового басиста, которым стал Роб Трухилло, ранее игравший в Suicidal Tendencies и у Оззи Осборна, и отправилась в очередное масштабное турне. Годом позже был выпущен документальный фильм “Some Kind of Monster”, в котором был подробно задокументирован мучительный процесс записи альбома. Фильм получил положительные отзывы, поскольку позволял невероятно глубоко заглянуть в процесс создания музыки.

Master Of Puppets, смерть Клиффа Бёртона
Когда Ride The Lightning привлёк внимание крупных звукозаписывающих компаний, Metallica подписала контракт с Elektra Records. Их первым релизом с Elektra был Master of Puppets 1986 года, который считается их переломным альбомом. Несмотря на то, что из альбома не было выпущено синглов, группа получила небольшой радиоэфир за счёт песен «Master of Puppets» и «Welcome Home (Sanitarium)». Группа получила ещё большую славу, когда её попросили открывать концерты Ozzy Osbourne, и Master of Puppets достиг 29-го места в чарте Billboard Top Album Charts. Критики считают Master of Puppets «одним из величайших хэви-метал-альбомов всех времён».
27 сентября, 1986 года, во время Европейского турне, Клифф Бёртон погиб в Швеции, когда автобус группы по дороге в Стокгольм занесло на скользкой дороге, и он перевернулся. Бёртона выбросило из окна, и придавило автобусом. Был ли Клифф Бёртон уже мёртв или нет остаётся спорным вопросом, но он получил критические ранения. Лебёдка, которая поднимала автобус, порвалась, что привело к тому, что автобус упал на него второй раз.
Смерть Клиффа оставила группу в сомнении, что делать дальше. Три оставшихся участника Metallica решили, что Клифф Бёртон пожелал бы, чтобы они продолжали; с благословения семьи Бёртона Metallica начала поиски замены и почти сразу начала прослушивания. Среди претендентов был Лес Клэйпул, друг детства Киpка Хэмметта. Клэйпул понравился группе, но стиль его игры не подходил для неё. В серии Behind the Music, посвящённой Metallica, Хэтфилд объясняет, что Клэйпул был «слишком хорош» для Metallica. В конечном счёте, Клэйпулу не было предложено место в группе, и Джейсону Ньюстеду, бывшему члену группы Flotsam and Jetsam было предложено присоединиться к Metallica. Ньюстед официально вошёл в состав группы 28 октября, 1986 года — спустя три недели после похорон Клиффа Бёртона. Группа закончила своё турне в начале 1987 года. Вслед за турне Metallica записала Garage Days Re-Revisited в июле 1987 года, чтобы опробовать новую построенную ими студию и оценить талант Ньюстеда.

…And Justice For All
...And Justice for All, первый студийный альбом, записанный после смерти Клиффа Бёртона, был выпущен в 1988 году. Басовая партия Ньюстеда едва слышна на альбоме, и многие фанаты предположили, что это было сделано намеренно в качестве реакции на смерть Бёртона либо подшучивания над Ньюстедом. Наиболее вероятная причина, указанная Хэтфилдом и Ульрихом в последовавших интервью, заключалась в том, что Ньюстед не присутствовал на сеансах сведения и не был в состоянии повлиять на этот процесс. Ульрих также высказал своё мнение, что нехватка ощутимых басов вызвана тем, что басовая партия Ньюстеда повторяет партию ритм-гитары Хэтфилда.
Альбом …And Justice for All логически завершил существование трэш-метала как жанра. Таких сложных конструкций, какие были представлены на этой пластинке, мир хэви-метала до этого не знал, даже принимая во внимание не очень удавшийся звук. Но дальше усложнять и без того сложное не имело смысла. Как заметил Ларс Ульрих, «Песни на …And Justice for All были совсем уж длиннющие, порой запутанные и мрачные. Нам нельзя было допускать второго такого альбома». Джеймс Хэтфилд после одного из живых исполнений заглавной песни альбома сказал: «We will never play this fucking song again!» (в пер. с англ. — «Мы больше не будем играть эту ё**ную песню!»), хотя спустя несколько лет, песня опять вошла в сет-листы концертов.
Несмотря на то что лирика песен была восхвалена, продюсирование альбома получило резкую критику из-за того что ударники Ульриха звучали слишком глухо и гитары имели слишком слабое звучание.Последовало турне «Damaged Justice» для раскрутки альбома.
Несмотря на критику, в 1989 году, Metallica претендовала на свою первую номинацию Грэмми в недавно созданной категории «Лучшее вокальное либо инструментальное хард-рок/метал выступление». Тем не менее, награду получила группа Jethro Tull за альбом Crest of a Knave. Это спровоцировало много споров, так как Metallica была ожидаемым победителем и осталась ждать получения награды за исполнение песни One для телеэфира. Jethro Tull (которую большинство даже не считало хард-рок/метал группой) даже не следила за церемонией, считая, что их шансы получить награду слишком малы . Спустя три года, на церемонии вручения Грэмми за «Enter Sandman» Ларс Ульрих пренебрежительно отозвался о Jethro Tull, сказав: «Мы должны благодарить Jethro Tull за то, что они не выпустили альбом в этом году».
Вслед за выпуском …And Justice for All, Metallica охватила массовое направление музыки со своим дебютным клипом песни «One». Группа исполняла песню на заброшенном складе, также в клипе были вставки из фильма Johnny Got His Gun. Вместо организации предстоящей сделки с владельцами лицензии, Metallica просто полностью купила права на фильм. Поэтому фильм впоследствии не был выпущен на DVD. Конечный результат представлял из себя последовательную, но укороченную «мини-версию» фильма «Johnny Got His Gun» с замысловатой синхронизацией между песней и диалогами фильма.