4 сентября 2012 года вышел первый полноценный альбом группы — Night Visions. Пластинка долгое время была в середине списка Billboard-200, лишь к началу 2013 года работа обрела популярность. В частности, хит «Radioactive» был в аутсайдерах списка на момент своего выхода (март 2012 года), однако к апрелю 2013 он достиг 7 места в Billboard Hot 100, 1 места в Billboard Alternative Songs и Billboard Rock Songs. Был поставлен абсолютный рекорд за всю более чем полувековую историю по наибольшему времени нахождения в общенациональном хит-параде США: 87 недель в Billboard Hot 100 (май 2014). Сингл вошёл в топ-3 самых продаваемых песен по итогам 2013 года. В итоге композиция получила более 30 платиновых сертификаций и 2 бриллиантовые, в том числе в США.

В сентябре 2014 года группа выпустила сингл «I Bet My Life», а в ноябре сняла на него видеоклип. В декабре вышел второй сингл — «Gold». Вскоре состоялся анонс альбома, который был выпущен 17 февраля 2015 года. Он был назван Smoke + Mirrors. В поддержку альбома состоялся мировой тур Smoke and Mirrors World Tour, в котором группа посетила Россию. 24 января 2016 года Imagine Dragons выступили в СК Олимпийский в Москве, а 26 января — в Ледовом дворце Санкт-Петербурга. Помимо этого, группа записала фильм Smoke + Mirrors Live, который был показан 2 марта 2016 года в кинотеатрах по всему миру.