En febrero de 2013, UFC anunció que había firmado a McGregor con un contrato de múltiples peleas. McGregor es el segundo peleador irlandés en pelear dentro de la UFC. El primero fueTom Egan.

McGregor hizo su debut en UFC contra Marcus Brimage el 6 de abril de 2013 en UFC on Fuel TV 9. McGregor ganó la pelea por nocaut técnico, ganando así el premio al KO de la Noche.

El 17 de agosto de 2013, McGregor se enfrentó a Max Holloway en UFC Fight Night 26. McGregor ganó la pelea por decisión unánime, dominando a Holloway tanto de pie como en el suelo. Después de la pelea con Holloway, una resonancia magnética reveló que McGregor se había desgarrado el ligamento cruzado anterior durante el combate y requeriría cirugía, manteniéndolo fuera de acción durante un máximo de diez meses.⁹

McGregor se enfrentó a Diego Brandão el 19 de julio de 2014 en UFC Fight Night 46. McGregor ganó la pelea por nocaut técnico en la primera ronda, ganando así el premio a la Actuación de la Noche.¹¹

El 27 de septiembre de 2014, McGregor se enfrentó a Dustin Poirier en UFC 178. McGregor ganó la pelea por nocaut técnico en la primera ronda, ganando así el premio a la Actuación de la Noche.¹³

McGregor se enfrentó a Dennis Siver el 18 de enero de 2015 en UFC Fight Night 59. McGregor ganó la pelea por nocaut técnico en la segunda ronda, ganando así el premio a la Actuación de la Noche. Días antes del evento, Dana White anunció que si McGregor lograba vencer a Siver, se le daría una oportunidad por el campeonato de peso pluma frente a José Aldo.¹⁵

El 11 de julio de 2015, McGregor se enfrentó a Chad Mendes en UFC 189 por el campeonato interino de peso pluma. McGregor ganó la pelea por nocaut técnico en la segunda ronda, ganando así el campeonato y el premio a la Actuación de la Noche.