Konkursu Piosenki Eurowizji w Wiedniu (2015) Pod koniec grudnia 2014 z piosenką „Heroes” zakwalifikował się do stawki konkursowej Melodifestivalen 2015. W marcu 2015 zwyciężył w finale programu, dzięki czemu został wybrany na reprezentanta Szwecji w 60. Konkursie Piosenki Eurowizji organizowanym w Wiedniu. Jeszcze przed rozstrzygnięciem konkursu był jednym z głównych faworytów do wygranej. 24 maja zdobył największą liczbę 365 punktów (w tym maksymalne noty 12 pkt z 12 krajów), dzięki czemu zwyciężył w finale Eurowizji 2015. Po finale konkursu otrzymał Nagrodę Artystyczną im. Marcela Bezençona. 5 czerwca wydał album pt. Perfectly Damaged, który zadebiutował na pierwszym miejscu szwedzkiej listy sprzedaży. thumb|Zelmerlöw podczas 61. Konkursu Piosenki Eurowizji w Sztokholmie (2016) W maju 2016 współprowadził 61. Konkurs Piosenki Eurowizji w Sztokholmie, a także wystąpił gościnnie w finale konkursu, prezentując singiel „Fire in the Rain”. 23 lipca wystąpił na Open Hair Festival w Sieradzu. 21 sierpnia wystąpił w programie , w którym zaprezentował utwór „Hanging on to Nothing”, będący drugim singlem zapowiadającym jego kolejną płytę. Tydzień później wystąpił na festiwalu Magiczne zakończenie wakacji organizowanym w Kielcach przez RMF FM i Telewizję Polsat. 2 grudnia wydał szósty album studyjny pt.