Dopiero pod koniec pojedynku Melendez zaczął słabnąć i lepiej przygotowany kondycyjnie Henderson zaczął zaznaczać swoją przewagę ostatecznie wygrywając niejednogłośnie na punkty.
Pod koniec sierpnia w 2013 roku na gali UFC 164 przegrał rewanżowy pojedynek o tytuł mistrzowski z Anthonym Pettisem poddając się werbalnie wskutek założonej dźwigni na staw łokciowy pod koniec 1. rundy.
Od 2014 stoczył sześć pojedynków notując bilans 4-2, wygrywając z Joshem Thomsonem, Rustamem Chabiłowem oraz ulegając Rafaelowi dos Anjosowi i Donaldowi Cerrone.
28 listopada 2015 na wydarzeniu UFC Fight Night: Henderson vs. Masvidal w Seulu pokonał Jorge Masvidala, wypełniając równocześnie kontrakt z UFC, który nie został przedłużony.
Bellator MMA Na początku lutego 2016 roku Henderson związał się z konkurencyjnym Bellator MMA.
Ostatnią walkę dla Bellator MMA stoczył 10 marca 2023 na gali Bellator 292 w San Jose, gdzie po raz trzeci zawalczył o tytuł mistrza organizacji w wadze lekkiej. Henderson przegrał w pierwszej rundzie, poddając się niepokonanemu ówczesnemu mistrzowi Usmanowi Nurmagomiedowowi. Po walce, w wywiadzie, ogłosił zakończenie kariery sportowej.