8 kwietnia 2017 na UFC 210 pokonał w kontrowersyjnych okolicznościach Chrisa Weidmana przez techniczny nokaut. Mousasi w drugiej rundzie zadał ciosy kolanem w głowę Amerykanina przy trzech punktach podparcia (stopy i jedna dłoń na ziemi, wg Unified Rules of Mixed Martial Arts od 2017 są legalne) które sędzia przez niedopatrzenie zinterpretował jako faul jakoby Mousasi zadał ciosy w momencie gdy Weidman posiadał cztery punkty podparcia (czyli stopy i obie dłonie) co w świetle zunifikowanych reguł MMA jest już zabronione. Zarządzono kilkuminutową przerwę w czasie której przejrzano powtórki z kontrowersyjną akcją z której wynikało iż Mousasi zadał legalne ciosy.
Bellator MMA 10 lipca 2017 podpisał kontrakt z Bellator MMA na sześć walk, natomiast 20 października 2017 zadebiutował w niej, pokonując jednogłośną decyzją sędziów Rosjanina, Aleksandra Szlemienkę.
25 maja 2018 na jubileuszowej dwusetnej gali pokonał ówczesnego posiadacza tytułu wagi średniej Brazylijczyka, Rafaela Carvalho przez TKO w pierwszej rundzie, zostając tym samym nowym mistrzem.
23 maja 2024 ogłoszono, że został zwolniony z kontraktu z PFL/Bellator MMA.