UFC 14 maja 2016 zadebiutowała w Ultimate Fighting Championship na gali UFC 198 w Kurytybie. Justino zwyciężyła przez nokaut w 1. rundzie z Leslie Smith. Pod koniec marca zwakowała tytuł Invicta FC skupiając się w pełni na pojedynkach w UFC.
29 lipca 2017 na UFC 214 znokautowała Tonyę Evinger w trzeciej rundzie i zdobyła odebrane wcześniej Holenderce Germaine de Randamie mistrzostwo UFC wagi piórkowej.
30 grudnia 2017 w swojej pierwszej obronie pasa podczas UFC 219 pokonała jednogłośnie na punkty Holly Holm. 3 marca 2018 w walce wieczoru na UFC 222 wygrała przez TKO z Rosjanką Janą Kunickają, broniąc tym samym drugi raz mistrzostwo UFC. 29 grudnia 2018 na UFC 232 w trzeciej obronie mistrzostwa niespodziewanie przegrała z mistrzynią wagi koguciej, rodaczką Amandą Nunes przez nokaut w 51 sekundzie pojedynku, tracąc tym samym na jej rzecz pas oraz notując drugą porażkę w karierze MMA.
3 sierpnia 2019 została zwolniona przez prezydenta Dana White’a z federacji.
Bellator MMA 3 września 2019 roku ogłoszono, że Cris Cyborg podpisała umowę z Bellator MMA.
Cyborg zmierzyła się z Julią Budd o mistrzostwo Bellator kobiet w wadze piórkowej 25 stycznia 2020 roku w Inglewood na gali Bellator 238.