Zgromadził wówczas rekord 10-2.
UFC
2016 W swoim debiucie dla amerykańskiej organizacji, który odbył 20 sierpnia 2016, poddał duszeniem gilotynowym Alberta Emilliana Pereirę w pierwszej rundzie.
W drugiej walce pod szyldem UFC zmierzył się z Antônio Carlosem Júniorem na UFC 207, w dniu 30 grudnia 2016 roku. Walka trwała trzy rundy i przegrał ją przez jednogłośną decyzję sędziów.
2017 25 czerwca 2017 roku podczas UFC Fight Night: Chiesa vs. Lee zmierzył się z Vitorem Mirandą. Zwyciężył starcie przez jednogłośną decyzję sędziów.
Następnie skrzyżował rękawice z Omarim Achmiedowem 30 grudnia tego samego roku na gali UFC 219. Walka zakończyła się jednogłośnym remisem. Jeden z sędziów punktował 29-28 dla Vettoriego, a inni uznali to za remis 28-28, przy czym Achmiedow wygrał dwie pierwsze rundy.
2018 W kolejnej walce, w dniu 14 kwietnia 2018 zmierzył się z przyszłym mistrzem Israelem Adesanyą na wydarzeniu UFC on Fox 29. Po ciężkiej i wyrównanej walce ostatecznie przegrał w wyniku niejednogłośnej decyzji.