Przyjmując ofertę, został pierwszym w historii włosko-egipskim artystą reprezentującym Włochy w konkursie. Jego wygraną na Festiwalu Piosenki Włoskiej krytycznie skomentowali m.in. wicepremierzy Włoch Matteo Salvini oraz Luigi Di Maio, którzy podważyli słuszność wyboru zwycięzcy i zwrócili uwagę na dysproporcję między wynikiem głosowania widzów i jurorów (Mahmood zdobył 14% głosów widzów, podczas gdy zdobywca pierwszego miejsca w głosowaniu, Ultimo – 46%). Pomimo krytyki w kraju, przed finałem Eurowizji uchodził za głównego faworyta do zwycięstwa. 22 lutego wydał debiutancki album studyjny pt. Gioventù bruciata. 18 maja zajął drugie miejsce po zdobyciu 472 punktów, w tym 253 pkt od telewidzów (3. miejsce) i 219 pkt od jurorów (4. miejsce). Po sukcesie na Eurowizji wydał sześć kolejnych singli, które podbiły włoskie listy przebojów: „Barrio" (2019), „Rapide", „Moonlight Popolare", „Dorado" (2020), „Inuyasha", „Zero" (2021). Dwa z nich pojawiły się w serialu Netflixa Zero.
W lutym 2022 z utworem „Brividi” (nagranym w duecie z Blanco) zwyciężył w finale 72. Festiwalu Piosenki Włoskiej w San Remo. Tuż po wygranej potwierdzono, że duet będzie reprezentował Włochy w finale 66. Konkursie Piosenki Eurowizji. Zajęli szóste miejsce po zdobyciu 268 punktów, w tym 110 punktów od telewidzów (8. miejsce) i 158 pkt od jurorów (7.