2017年2月担任演唱羽海野千花原作改编的电视动画《三月的狮子》的片尾曲。单曲《orion》作为米津玄师首个动画主题曲作品，在 iTunes 等各大平台 11 排行榜荣获冠军。同年6月发行电视动画《我的英雄学院》主题曲《Peace Sign》，登上日本公信榜单周排行第 2 名，在 iTunes 也获得单曲下载冠军。8月以《HACHI》的名义发表《砂之惑星》，是初音未来十周年《MAGICAL MIRAI 2017》的主题曲，在Niconico动画Vocaloid创作中达 成史上最快百万播放 的纪录。同时，在《烟花》的主题曲制作和 DAOKO 合作，以《DAOKO× 米津玄师》发表《打上花火》一曲。11月发行第四张专辑《BOOTLEG》，获得ORICON、iTunes和日本Billboard榜等23个排行榜的单周冠军。

　　2018年1月发行的日剧《Unnatural》主题曲《Lemon》创下了百万销售纪录，并获得第96 回日剧学院赏《最佳电视剧主题曲奖》。此曲更获得日本唱片协会认定《史上最快》300万次下载纪录。8月为『2020 应援曲企划』发表了由小学生团体 Foorin演唱《paprika》一曲。10月31日发行的新单「Flamingo / TEENAGE RIOT」，主打歌《Flamingo》MV在知名视频网站公开3小时后播放量超过100万，获得Oricon单曲周榜冠军。

　　《Lemon》发布后，经过1年时间其知名度持续扩大，2018年占据各主要年榜、去年年末首次参加红白歌会、首次在电视进行表演，受到了很大的关注。MV的播放量突破4亿次，CD与数字下载的销量合计超过300万次，成为了2018年年度代表曲的同时，在2019年上半年也仍居榜首。

　　2019年5月制作了由菅田将晖演唱的歌曲「寻找错误」。

　　6月公布了动画电影「海兽之子」主题曲「海之幽灵」。连续获得了18个榜单的第一位，成为了2019年度最热门歌曲。

　　8月米津玄师公开了由在孩子们之间最有人气的少儿歌曲组合Foorin演唱的「paprika」完整翻唱版。单曲MV在公开后的4天9小时之内立刻突破了1000万播放量，更新了今年公开的新曲「海之幽灵」4天12小时的1000万播放量的最快记录。

　　9月公开了单曲「马与鹿」。，在11月4日的Billboard JAPAN “Download Songs”一项第十次获得了一位，留下了实体CD与电子版下载合计突破120万销量的巨大成果，同时MV也获得了超过1亿播放量，也证明了它作为2019年代表曲之一，受到了不同年代人们的强烈支持。

　　在12月米津为「NHK 2020 SONG」制作了新曲「KAITO」，并由《岚》在2019年红白歌合战上进行了首次演唱。

　　2020年，米津为TBS连续剧「MIU404」全新创作了主题曲「感电」，8月5日发布了第五张专辑「STRAY SHEEP」。在8月4日的提前出货时就突破了百万出货量，并在8月13日创下了百万销量的壮举。现在「STRAY SHEEP」已经达到了150万张的销量，并且每天都在更新着记录。

　　同时，「STRAY SHEEP」在全世界的认知度也日在益扩大中。通过与优衣库品牌推出联名T恤、与全球名人共同参加「纪梵希(GIVENCHY)」21SS新作lookbook制作等活动使得“米津玄师”这个名字在全球范围被熟知的同时，在全球音乐销量榜单「WORLD MUSIC AWARDS」中的CD销量榜上留下了「3周连续全球第一位」的记录 。电子版在Apple Music入围了包括日本在内的24个国家和地区的播放数排行，还成为了公开后首周即在包括日本在内的76个国家和地区播放数最多的J-Pop专辑，在全世界又引发了新的一轮热潮。

　　在单曲MV方面，不仅仅是以「Lemon」的6亿播放量创下了日本艺人首次的记录，更是达成了14作品（『Lemon』『Eine Kleine』『LOSER』『Peace Sign』『灰与青（+菅田将晖）』『orion』『春雷』『Flamingo』『打上花火』『paprika』『马与鹿』『Foorin paprika』『菅田将晖 找错游戏』『感电』）全部超过1亿播放量的压倒性的记录。官方YouTube粉丝人数也超过了562万人。

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