Em março de 1997 a dupla lançou nova faixa, “Block Rockin’ Beats”, que tornou-se primeiro lugar no Reino Unido, ganhando posteriormente um Grammy por melhor Rock Instrumental.
A 17 de Abril de 1997 foi lançado o segundo álbum, Dig Your Own Hole, gravado no estúdio da própria banda em Londres, e cujo título foi retirado de um graffiti na parede de fora do referido estúdio. Teve boa aceitação tanto pela crítica quanto comercialmente. A banda passou então a realizar tourneés intensivamente, particularmente nos Estados Unidos.
Em 1998 o grupo concentrou-se na tarefa de DJ, e em Setembro foi lançado o álbum de mixagens Brother’s Gonna Work It Out, contendo faixais de artistas influentes no som da banda tais como Renegade Soundwave, Meat Beat Manifesto e Kenny ‘Dope’ Gonzales.
O terceiro álbum, Surrender, foi lançado oficialmente em Junho de 1999, contando com participações de Noel Gallagher, Jonathan Donahue dos Mercury Rev e Hope Sandoval dos Mazzy Star. “Hey Boy, Hey Girl”, mais orientado ao house, torna-se o grande hit da banda. Um dos destaques, “Out Of Control”, tinha vocalizações de Bobby Gillespie dos Primal Scream e Bernard Sumner dos New Order, atingindo o primeiro lugar no Reino Unido. Outra faixa que recebeu bastante atenção foi “Let Forever Be”, amplamente devido a seu videoclip inovador dirigido por Michel Gondry.
Em 2000 faziam tourneés com concertos gigantes, com canções “Out Of Control” e “Hey Boy, Hey Girl” recebidas em apoteose. Em Dezembro a banda faz também algumas primeiras parte de concertos de U2 em estádios. No ano seguinte começaram os trabalhos com o novo álbum, levando pouco a pouco as faixas a público, mesma estratégia utilizada nos álbuns anteriores. A dupla ainda remixou a faixa de Fatboy Slim “Song For Shelter”, presente no álbum Halfway Between the Gutter and the Stars.
O álbum Come With Us, lançado em Janeiro de 2002. Foi menos aceite que os anteriores, mas, ainda assim, alcançou o primeiro lugar do top no Reino Unido na primeira semana de lançamento, vendendo 100 mil cópias.
No final de 2002 começaram a trabalhar em novo material, incluindo “The Golden Path”, uma colaboração com Wayne Coyne, vocalista e líder do The Flaming Lips incluída numa colectãnea do grupo.
Em 2004 os Chemical Brothers começaram a trabalhar em Push the Button, lançado em janeiro do ano seguinte. “Galvanize” foi o primeiro single, sucedido de “Believe” e “The Boxer”. Tanto o álbum quanto “Galvanize” ganharam o Grammy em 2006.
We Are the Night, um álbum mais experimental, foi lançado em 2 de julho de 2007. Colaborações de outros músicos incluíram Klaxons (em “All Rights Reversed”), Midlake (em “The Pills Won’t Help You Now”), Ali Love (em “Do It Again”) e Willy Mason (em “Battle Scars”).
Further é o último trabalho lançado em 2010 pelos The Chemical Brothers e representa um regresso á música de dança pura e dura, com batida techno e temas bastante extensos.