Rozegrany 26 maja 2009 roku w Jokohamie pojedynek został przerwany i uznany za nieodbyty po tym, jak Miller kopnął w niedozwolony sposób Souzę, co spowodowało rozcięcie na głowie Brazylijczyka.
W grudniu 2009 roku zadebiutował w organizacji Strikeforce, wygrywając przez poddanie ze srebrnym medalistą olimpijskim w zapasach, Mattem Lindlandem. W lipcu 2010 roku dotychczasowy mistrz Strikeforce w wadze średniej Jake Shields zrezygnował z tytułu, co otworzyło przed Souzą szansę walki o mistrzostwo. Zmierzył się o nie 21 sierpnia w Houston z Timem Kennedym. Pokonał Amerykanina przez jednogłośną decyzję sędziów (49-46, 48-47, 48-47) po 5-rundowym pojedynku. Tytuł stracił niespodziewanie w drugiej jego obronie, gdy 10 września 2011 roku przegrał w Cincinnati z niżej notowanym Lukiem Rockholdem przez jednogłośną decyzję (50-45, 48-47, 48-47). Do 2013 stoczył jeszcze trzy zwycięskie starcia w Strikeforce po czym organizacja przestała funkcjonować, a część zawodników została zakontraktowana przez UFC – w tym i Souza.
Dla nowej organizacji od 2013 stoczył pięć zwycięskich pojedynków, pokonując m.in. Yūshina Okamiego, Francisa Carmonta czy w rewanżu z Mousasiego.