Il 3 ottobre 2016 Bruno Mars ha annunciato l'uscita di ''[[24K Magic (singolo)|24K Magic]]'', primo singolo estratto dal suo [[24K Magic (album)|omonimo terzo album in studio]].<ref>{{Cita web|url = http://news.mtv.it/musica/bruno-mars-torna-singolo-24k-magic/|titolo = Bruno Mars torna con un nuovo singolo, “24k Magic”|editore = [[MTV]]|data = 3 ottobre 2016|accesso = 18 ottobre 2016}}</ref> Il brano è stato pubblicato il 7 ottobre e accompagnato dal relativo [[videoclip]], girato al Bellagio Casino di [[Las Vegas]].<ref>{{Cita web|url = http://www.sorrisi.com/musica/videoclip/bruno-mars-le-luci-di-las-vegas-nel-video-di-24k-magic/|titolo = Bruno Mars, le luci di Las Vegas nel video di «24K Magic»|autore = Valentina Cesarini|editore = [[Sorrisi]]|data = 7 ottobre 2016|accesso = 18 ottobre 2016}}</ref> Il 15 ottobre il singolo è stato presentato per la prima volta dal vivo durante il ''[[Saturday Night Live]]'' insieme all'inedito ''[[Chunky (Bruno Mars)|Chunky]]''; nella stessa serata è stata inoltre annunciata la data di uscita dell'album ''[[24K Magic (album)|24K Magic]]'', prevista per il 18 novembre 2016,<ref>{{Cita web|url = http://www.panorama.it/musica/bruno-mars-presenta-live-il-nuovo-brano-chunky-a-snl/|titolo = Bruno Mars presenta live il nuovo brano “Chunky” a SNL|autore = Gabriele Antonucci|editore = [[Panorama (rivista)|Panorama]]|data = 17 ottobre 2016|accesso = 18 ottobre 2016}}</ref> che raggiunge la seconda posizione nella [[Billboard 200]] statunitense. Il secondo singolo estratto dall'album, ''[[That's What I Like (Bruno Mars)|That's What I Like]]'', viene pubblicato il 30 gennaio 2017 e si piazza al primo posto nella ''[[Billboard Hot 100]]''. Il 28 marzo 2017 prende quindi il via da [[Anversa]] il ''[[24K Magic World Tour]]'', seconda tournée mondiale per Mars e la terza in totale, che si concluderà il 29 novembre dello stesso anno a [[San Juan (Porto Rico)|San Juan]], a [[Porto Rico]].<ref>{{Cita news|url=https://www.rollingstone.com/music/news/bruno-mars-announces-2017-24k-magic-world-tour-w450537|titolo=Bruno Mars Announces 2017 '24K Magic' World Tour|pubblicazione=Rolling Stone|accesso=18 novembre 2016}}</ref> Il 12 giugno 2017 viene pubblicato come terzo singolo ''[[Versace on the Floor]]'', di cui viene poi realizzato un [[remix]] dal [[Disc jockey|dj]] [[Francia|francese]] [[David Guetta]], che porta il singolo al successo internazionale. Il 27 novembre 2017 è invece la volta di ''[[Chunky (Bruno Mars)|Chunky]]'', quarto singolo dell'album, seguito da ''[[Finesse (Bruno Mars)|Finesse]]'', di cui il 4 gennaio 2018 viene pubblicato un remix insieme alla [[rapper]] [[Stati Uniti d'America|americana]] [[Cardi B]], che ottienne un grandissimo successo internazionale, oltre a cinque nomination per gli ''[[MTV Video Music Awards 2018]]'' e rimanendo per otto settimane al terzo posto della ''[[Billboard Hot 100]]''.
Ai [[Grammy Awards 2018]], Mars trionfa in tutte e 6 le categorie per cui aveva ricevuto una nomination. L'album viene nominato [[Grammy Award all'album dell'anno|Album dell'anno]] e [[Grammy Award al miglior album R&B|Miglior album R&B]], il singolo ''[[24K Magic (singolo)|24K Magic]]'' [[Grammy Award alla registrazione dell'anno|Registrazione dell'anno]], mentre ''[[That's What I Like (Bruno Mars)|That's What I Like]]'' diventa [[Grammy Award alla canzone dell'anno|Canzone dell'anno]], Miglior interpretazione R&B e [[Grammy Award alla miglior canzone R&B|Miglior canzone R&B]]. Il 14 settembre 2018 compare insieme al [[rapper]] [[Stati Uniti d'America|statunitense]] [[Kodak Black]] nel singolo ''Wake Up in the Sky'' di [[Gucci Mane]].
