באביב 1983, האמט קיבל שיחת טלפון מהבנים במטאליקה - שכללה את הזמר/גיטריסט ג'יימס הטפילד, המתופף לארס אולריך והבסיסט קליף ברטון - ששאל אם הוא מעוניין להתנסות בלהקה ( הגיטריסט המקורי שלהם, דייב מוסטיין, עמד להיות מופעל עקב התנהגות לא יציבה). הקבוצה סידרה להאמט לטוס לבסיס הבית החדש שלהם בניו יורק, שם הוא עבר את המבחן לאחר ריצה אחת של ההמנון הקלאסי המוקדם שלהם, "Seek & Destroy", כשברטון משווה את הנגינה של האמט לאירו-מטאל כזה. גיטריסטים כמו מייקל שנקר וריצ'י בלקמור - שניים מהנגנים האהובים של הלהקה. ההרכב החדש התחיל מיד לעבוד על אלבום הבכורה שלהם, Kill 'Em All, שיצא באותה שנה - מאז שהאמט הצטרף רק זמן קצר קודם לכן, לא הייתה לו הזדמנות לשים חותמת משלו על החומר, במקום זאת בחר היצמד לריפים ולגישה שמוסטיין כבר הניח. זה ישתנה בשני המהדורות הבאות של הלהקה, Ride the Lightning מ-1984 ו-Master of Puppets מ-1986, שכן האמט פיתח סגנון משלו על מה שרבים מחשיבים כאחד מהאלבומים הגדולים של המטאל בכל הזמנים.

מטאליקה הפכה במהירות לאחת הלהקות המובילות של המטאל, אך מותו הטראגי של ברטון באמצע סיבוב ההופעות בספטמבר 1986 כמעט סיים את הקבוצה. עם הבסיסט לשעבר של Flotsam & Jetsam, ג'ייסון ניוסטד, שתפס את מקומו של ברטון, מטאליקה המשיכה, הנפיקה שני אלבומי מגה-להיטים, "And Justice for All" מ-1988 ו-1991, וביססו את עצמם כאחד ממופעי הרוק הגדולים ביותר. סיבובי הופעות נמכרים נוספים ופרסומים של להיטים נמשכו לאורך שנות ה-90 - Load של 1996, Reload של 1997, Garage Inc של 1998 ו-S&M של 1999 - כשהקבוצה המציאה מחדש את התדמית הקודמת שלה ממטאליסטים כבדי שיער ארוכי שיער ועד לבושים מהודקים, קצרים- גברים GQ בעלי שיער (המט במיוחד לבש אייליינר ולק בזמן הזה, משהו שהיה מצדיק סיום אוטומטי מהלהקה עשור קודם לכן!). לאורך שנות ה-90, נגינה בגיטרה של קירק עברה את הפוקוס משורשי המטאל המוקדמים שלו לסגנון ארצי יותר (כמעט בלוזי) של ג'ימי הנדריקס, שכן קו "סדרת החתימה" של האמט עצמו של שישה מיתרים יוצרו באמצעות חברת גיטרות ESP.