Ponownie zwyciężył w trzeciej rundzie przez TKO.
8 grudnia 2018 na wydarzeniu UFC 231 w Toronto obronił tytuł po raz drugi pokonując przez techniczny nokaut (niedopuszczenie przez lekarza do piątej rundy) .
Później znacząco awansował w kategorii wagowej. 13 kwietnia 2019 roku na gali UFC 236 doszło do jego rewanżu z Dustinem Poirierem o tymczasowe mistrzostwo wagi lekkiej UFC. Przegrał walkę jednogłośną decyzją. Ta walka przyniosła mu nagrodę za najlepszą walkę wieczoru.
W przygotowaniach do dalszych bojów wrócił do wagi piórkowej, a walka z byłym mistrzem wagi lekkiej UFC, Frankiem Edgarem, została zaplanowana po raz trzeci i ostatecznie odbyła się 27 lipca 2019 roku, na UFC 240. Holloway wygrał walkę jednogłośną decyzją, skutecznie broniąc swojego tytułu wagi piórkowej po raz trzeci.
W swojej czwartej obronie tytułu, zmierzył się z Alexandrem Volkanovskim 14 grudnia 2019 roku na gali UFC 245. Przegrał walkę przez jednogłośną decyzję, kończąc swoje panowanie w wadze piórkowej.