W 2021 w pierwszych walkach po utracie mistrzowskich tytułów pokonał 26 czerwca w Las Vegas reprezentanta Japonii Masayoshi Nakatani przez techniczny nokaut w dziewiątej rundzie, a 11 grudnia w Madison Square Garden wysoko na punkty (119-108, 119-108, 117-110) Richarda Commeya.
W 2022 nie przystąpił do kontraktowanej walki z nowym mistrzem wagi lekkiej kilku federacji George’em Kambososem Jr. z Australii, gdyż po pełnowymiarowej rosyjskiej inwazji na Ukrainę 24 lutego 2022 wrócił z USA przez Rumunię do ojczyzny, by służyć w ukraińskiej obronie terytorialnej. W tym czasie Kambosos został pokonany w czerwcu przez mistrza WBC Devina Haneya, który stał się niekwestionowanym mistrzem wagi lekkiej wszystkich federacji i w październiku pokonał Kambososa także w walce rewanżowej.
20 maja 2023 w MGM Grand Garden Arena w Las Vegas Łomaczenko przegrał jednogłośnie na punkty (112-116, 113-115, 113-115) walkę z Devinem Haneyem o tytuły mistrza świata WBC, WBA, IBF oraz WBO wagi lekkiej.
12 maja 2024 roku w australijskim Perth stoczył walkę z byłym mistrzem wagi lekkiej George'em Kambososem Jr. o wakujący tytuł wagi lekkiej IBF. W jednym ze swoich najbardziej dominujących występów na przestrzeni ostatnich lat zwyciężył przez TKO w 11. rundzie.