12 grudnia 2007 zmierzył się o pas mistrzowski World Extreme Cagefighting w wadze średniej z Paulo Filho, lecz uległ mu, poddając pojedynek na pięć sekund przed końcem 2. rundy. Prawie rok później doszło do rewanżu z Filho gdzie pierwotnie stawką miało być mistrzostwo lecz Brazylijczyk nie zdołał zmieścić się w wymaganym limicie wagowym i ostatecznie zawodnicy nie stoczyli pojedynku o pas. Sonnen wygrał w rewanżu z Filho na punkty. Na początku 2008 ponownie trafił do UFC. W pierwszym pojedynku przegrał z Demianem Maią przez poddanie. Następnie wygrał trzy z rzędu m.in. z Yūshinem Okamim czy Natem Marquardtem po czym otrzymał szansę walki o pas z mistrzem wagi średniej Andersonem Silvą do której doszło 7 sierpnia 2010. Sonnen nieoczekiwanie dominował nad mistrzem przez większość pięciorundowego starcia lecz na niespełna dwie minuty przed zakończeniem pojedynku Silva założył duszenie trójkątne nogami wraz z dźwignią na rękę i zmusił Sonnena do poddania się. Starcie to zostało ogłoszone walką roku 2010. Po walce okazało się, iż Amerykanin był na dopingu. Próbka Sonnena wykazała aż 17-krotnie wyższy poziom testosteronu w porównaniu do poziomu zwykłego mężczyzny oraz 4-krotnie wyższy niż dopuszczalna norma dla sportowców.