W 2002 roku w ramach promocji albumu zespół wziął udział w trasie z grupami Amon Amarth i Callenish Circle, w sierpniu po raz pierwszy wystąpił na festiwalu Wacken Open Air, zaś w październiku wziął udział w 10-dniowej trasie Thrash'em All Festival w Polsce z grupami Monstrosity, Trauma, Sceptic, Lost Soul, Dissenter i Contempt.
W grudniu 2003 roku zespół rozpoczął nagrywanie piątego albumu studyjnego w Studio Kuling w Örebro, ponownie decydując się na współpracę z Henrikiem Larssonem.
Primal Massacre (2004–2006) Album Primal Massacre ukazał się 20 kwietnia 2004 roku. W tym samym miesiącu zespół wziął udział w europejskiej trasie No Mercy Festivals z grupami Cannibal Corpse, Hypocrisy, Carpathian Forest, Spawn of Possession, Exhumed i Kataklysm, w maju wystąpił na festiwalu Fuck the Commerce, natomiast w sierpniu na Party.San Open Air i Summer Breeze Open Air.
W październiku 2005 roku z Vomitory odszedł Ulf Dalegren, na którego miejsce w grudniu przyjęto Petera Östlunda.
W lipcu 2006 roku zespół wystąpił w Holandii na festiwalu Stonehenge, zaś w grudniu przystąpił do nagrywania kolejnego albumu w Leon Music Studios z pomocą producenta Rikarda Löfgrena.