6 listopada 2010 zawalczył jednorazowo (do czasu powrotu w 2013) dla brytyjskiej promocji . Vémola znokautował tam Anglika Petera Yendalla w 49. sekund.
UFC Jeszcze tego samego roku związał się z najlepszą federacją MMA na świecie Ultimate Fighting Championship. Debiut dla amerykańskiej organizacji odbył 3 lipca podczas gali UFC 116: Lesnar vs Carwin, tocząc walkę z również niepokonanym . Pojedynek dotrwał pełen trzyrundowy dystans, po którym to sędziowie punktowi przyznali jednogłośne zwycięstwo (x3 30-27) Amerykanowi, zapewniając Vémoli pierwszą porażkę w karierze. Po swojej pierwszej zawodowej porażce, Vémola zdecydował się zejść do dywizji wagi półciężkiej (do -93 kg). Ponad cztery miesiące później w drugiej walce dla UFC znokautował w pierwszej rundzie ciosami w parterze podczas gali UFC 122. To zwycięstwo zapewniło Vémoli dodatkowe wyróżnienie przez federację w postacie bonusu finansowego (60 tys. $) za najlepszy nokaut wieczoru tej gali.
W 2011 roku stoczył tylko jedną, przegraną walkę na pełnym dystansie z Brazylijczykiem na gali UFC Live: Hardy vs. Lytle. Po tej przegranej przeszedł do wagi średniej (do 83,9 kg).